(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又は複数の伝送レートを表す複数のエンコーディングモード（ｅｎｃｏｄｉｎｇ  ｍｏｄｅ）のいずれかを使用して無線信号を送信するように動作可能な送信機と、
受信機を有するユーザ端末と、を具備する無線通信システムであって、
前記受信機が、
複数のデコーディングモード（ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ｍｏｄｅ）から選択されたデコーディングモードを使用して、多入力多出力（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ，Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ、ＭＩＭＯ）チャネルを介した前記送信機からの通信を復号するデコーディングモジュールであって、前記エンコーディングモードのうちの少なくとも１つが、前記デコーディングモードのうちの２つ以上で動作可能である、デコーディングモジュールと、
前記複数のデコーディングモードからの前記デコーディングモードと、前記送信機によって使用される前記複数のエンコーディングモードからのエンコーディングモードを一緒に選択する同時選択モジュールであって、
前記選択が、所与のチャネル状態において、前記エンコーディングモードによって与えられたレートで対応データストリームを成功的に送信できることに基づき、
前記エンコーディングモード及びチャネル情報に関連する前記デコーディングモード、受信機ハードウェア及び状態、並びにアプリケーション固有の制約に対応する、受信機に依存した基準にさらに基づき、
前記同時選択モジュールが、前記エンコーディングモードを識別する情報を前記送信機にフィードバックチャネルを使用して送るように動作可能である、同時選択モジュールとを備える、無線通信システム。
【請求項２】
前記受信機に依存した前記基準は、前記受信機による操作にさらに対応する、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記受信機に依存した前記基準は、アプリケーション実行の期間に渡る過去の選択及び過去のチャネルにさらに対応する、請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
エンコーディングモードの特性が、チャネル符号設計特性（ｃｈａｎｎｅｌ  ｃｏｄｅ  ｄｅｓｉｇｎ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）と変調特性（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）とを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記チャネル符号設計特性が、符号化率（ｃｏｄｅ  ｒａｔｅ）、符号タイプ（ｃｏｄｅ  ｔｙｐｅ）及び符号メモリ（ｃｏｄｅ  ｍｅｍｏｒｙ）のうちの１つ又は複数を備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記変調特性が、コンステレーションサイズ（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ  ｓｉｚｅ）、コンステレーション点（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ  ｐｏｉｎｔ）、及びビットからコンステレーション点へのマッピングのうちの１つ又は複数を備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記アプリケーション固有の制約が、ビット誤り率、パケット誤り率、ブロック誤り率、フレーム誤り率、及びＱｏＳメトリック（ＱｏＳ  ｍｅｔｒｉｃ）のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記受信機ハードウェア及び状態が、受信機リソースの使用可能性を示し、前記リソースが、実施されてもよい許容可能な操作の数、及び前記受信機が使用可能と決定するリソースが与えられた所与の送信について前記復号操作で使用されてもよいハードウェアリソースの決定を備え、前記決定が、前記ハードウェア状態に基づき、さらに前記ハードウェア状態が、前記受信機内のプロセッサの計算電力（ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  ｐｏｗｅｒ）、前記受信機の使用可能な電力使用（ｐｏｗｅｒ  ｕｓａｇｅ）、前記受信機の使用可能なバッテリ寿命、及び他のアプリケーションのリソースの使用を含めて１つ又は複数のリソースを定義する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記受信機が、測定に基づいてチャネル推定を生成するチャネル推定部をさらに備え、前記チャネル推定が、送信機と前記受信機の間の通信チャネルの推定である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記受信機が、
エンコーディングモードリストであって、前記エンコーディングモードリスト内の少なくとも１つのエンコーディングモードが、外符号記述（ｏｕｔｅｒ  ｃｏｄｅ  ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）及びモデム選択のうちの１つ又は複数を備える、エンコーディングモードリストと、
デコーダモードリストであって、前記デコーディングモードリスト内の少なくとも１つのデコーディングモードが、１つ又は複数のデコーダタイプ（ｄｅｃｏｄｅｒ  ｔｙｐｅ）と、１つ又は複数のデコーダパラメータ（ｄｅｃｏｄｅｒ  ｐａｒａｍｅｔｅｒ）とを備える、デコーダモードリストと、
前記エンコーディングモードリスト及びデコーディングモードリストからのエンコーディングモードとデコーディングモードの各実行可能な対に関連する性能データ（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｄａｔａ）及び復号複雑さの測定（ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ  ｍｅａｓｕｒｅ）のうちの１つ又は複数を格納する１組のルックアップテーブル（ｌｏｏｋ  ｕｐ  ｔａｂｌｅ）とをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記外符号記述が、符号タイプ、メモリ及びレートのうちの１つ又は複数を備え、前記モデム選択が、ＱＡＭコンステレーションサイズ、シンボル点（ｓｙｍｂｏｌ  ｐｏｉｎｔ）、及びビットからシンボルへのマッピングのうちの１つ又は複数を備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記１つ又は複数のデコーダパラメータが、デコーダ反復、及び他のデコーダタイプ固有のパラメータのうちの１つ又は複数を備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記受信機が、
エンコーディングモードリストであって、前記エンコーディングモードリスト内の少なくとも１つのエンコーディングモードが、外符号記述及びモデム選択のうちの１つ又は複数を備える、エンコーディングモードリストと、
デコーダモードのリストであって、前記デコーディングモードリスト内の少なくとも１つのデコーディングモードが、１つ又は複数のデコーダタイプと、１つ又は複数のデコーダパラメータとを備える、デコーダモードリストと、
性能データ及び復号複雑さ計算に基づいてアルゴリズムのパラメータの値を格納する１組のルックアップテーブルとをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記同時選択モジュールが、
チャネル推定を取得し、
前記受信機上で実行されるアプリケーション、及び前記受信機内のハードウェアのうちの１つ又は複数から基準を取得し、
前記チャネル推定、及び前記アプリケーション又は前記受信機内のハードウェアからの前記基準に基づいてエンコーディングモードとデコーディングモードの対のセットを識別し、
前記対のセットから、前記エンコーディングモードと前記デコーディングモードとを含む１つの対を選択するように動作可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記送信機が、前記受信機によって選択された前記エンコーディングモードに基づいて、前記送信機によって実施された前記エンコーディングを変更するエンコーディングモジュールを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記アプリケーション固有の制約が、アプリケーションのビット誤り率要件（）、前記アプリケーションが実行されている間、送信のデコーディングに使用可能な計算リソース、前記アプリケーションが実行されている間、送信のデコーディングに使用可能なメモリリソース、前記アプリケーションの予想された又は必要な実行時間の間の前記アプリケーションの予想された又は必要な電力使用、及び送信で失われ得るデータの再送を待つ前記アプリケーション許容度を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
複数のエンコーディングモードを使用して無線信号を送信するように動作可能な送信機を備える無線通信システムで使用される端末であって、
複数のデコーディングモードから選択されたデコーディングモードを使用して、多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネルを介した前記送信機からの通信を復号するデコーディングモジュールであって、前記エンコーディングモードのうちの少なくとも１つが、前記デコーディングモードのうちの２つ以上で動作可能である、デコーディングモジュールと、
前記複数のデコーディングモードからの前記デコーディングモードと、前記送信機によって使用される前記複数のエンコーディングモードからのエンコーディングモードを一緒に選択する同時選択モジュールであって、
前記選択が、所与のチャネル状態において、前記エンコーディングモードによって与えられたレートで対応データストリームを成功的に送信できることに基づき、
前記エンコーディングモード及びチャネル情報に関連する前記デコーディングモード、受信機ハードウェア及び状態、並びにアプリケーション固有の制約に対応する、受信機に依存した基準にさらに基づき、
前記同時選択モジュールが、前記エンコーディングモードを識別する情報を前記送信機にフィードバックチャネルを使用して送るように動作可能である、同時選択モジュールとを有する受信機を備える端末。
【請求項１８】
前記受信機に依存した前記基準は、前記受信機による操作にさらに対応する、請求項１７に記載の端末。
【請求項１９】
前記受信機に依存した前記基準は、アプリケーション実行の期間に渡る過去の選択及び過去のチャネルにさらに対応する、請求項１７または１８に記載の端末。
【請求項２０】
エンコーディングモード及びデコーディングモードの特性が、符号設計特性と変調特性とを備える、請求項１７に記載の端末。
【請求項２１】
前記アプリケーション固有の制約が、ビット誤り率、パケット誤り率、ブロック誤り率、フレーム誤り率、アプリケーションに必要なビットレート、及びＱｏＳメトリックのうちの少なくとも１つを備える、請求項１７に記載の端末。
【請求項２２】
前記受信機ハードウェア状態が、前記受信機内のプロセッサの計算電力、前記受信機の使用可能な電力使用及びバッテリ寿命、並びに他のアプリケーションによるこうしたリソースの使用を備える、請求項１７に記載の端末。
【請求項２３】
前記受信機が、測定からチャネル推定を生成するチャネル推定部をさらに備え、前記チャネル推定が、送信機と前記受信機の間の通信チャネルの推定である、請求項１７に記載の端末。
【請求項２４】
前記受信機が、
エンコーディングモードリストであって、前記エンコーディングモードリスト内の少なくとも１つのエンコーディングモードが、外符号記述及びモデム選択のうちの１つ又は複数を備える、エンコーディングモードリストと、
デコーダモードリストであって、前記デコーディングモードリスト内の少なくとも１つのデコーディングモードが、１つ又は複数のデコーダタイプと、１つ又は複数のデコーダパラメータとを備える、デコーダモードリストと、
前記エンコーディングモードリスト及びデコーディングモードリストからのエンコーディングモードとデコーディングモードの各実行可能な対に関連する性能データ及び復号複雑さのうちの１つ又は複数を格納する１組のルックアップテーブルとをさらに備える、請求項１７に記載の端末。
【請求項２５】
前記外符号記述が、符号タイプ、メモリ及びレートのうちの１つ又は複数を備え、前記モデム選択が、ＱＡＭコンステレーションサイズ、シンボル点、及びビットからシンボルへのマッピングのうちの１つ又は複数を備え、
前記１つ又は複数のデコーダパラメータが、反復、デコーダタイプ固有のパラメータのうちの１つ又は複数を備える、
請求項２４に記載の端末。
【請求項２６】
前記同時選択モジュールが、
チャネル推定を取得し、
前記受信機上で実行されるアプリケーション、及び前記受信機内のハードウェアのうちの１つ又は複数から基準を取得し、
前記チャネル推定、及び前記アプリケーション又は前記受信機内のハードウェアからの前記基準に基づいてエンコーディングモードとデコーディングモードの対のセットを識別し、
前記対のセットから、前記エンコーディングモードと前記デコーディングモードとを含む１つの対を選択するように動作可能である、請求項１７に記載の端末。
【請求項２７】
前記受信機が、
エンコーディングモードリストであって、前記エンコーディングモードリスト内の少なくとも１つのエンコーディングモードが、外符号記述及びモデム選択のうちの１つ又は複数を備える、エンコーディングモードリストと、
デコーダモードのリストであって、前記デコーディングモードリスト内の少なくとも１つのデコーディングモードが、１つ又は複数のデコーダタイプと、１つ又は複数のデコーダパラメータと備える、デコーダモードリストと、
性能データ及び復号複雑さ計算に基づいてアルゴリズムのパラメータの値を格納する１組のルックアップテーブルとをさらに備える、請求項１７に記載の端末。
【請求項２８】
無線通信システム内の受信機でＭＩＭＯチャネルを推定するステップであって、前記チャネルが送信機と前記受信機の間の通信のためのものであるステップと、
複数のデコーディングモードからのデコーディングモードと、前記送信機によって使用される複数のエンコーディングモードからのエンコーディングモードを一緒に選択するステップであって、
前記選択が、所与のチャネル状態において、前記エンコーディングモードによって与えられたレートで対応データストリームを成功的に送信できることに基づき、
前記エンコーディングモード及びチャネル情報に関連する前記デコーディングモード、受信機ハードウェア及び状態、並びにアプリケーション固有の制約に対応する、受信機に依存した基準にさらに基づくステップと、
前記エンコーディングモードを識別する情報を前記送信機にフィードバックチャネルを使用して送るステップと
を含む方法。
【請求項２９】
前記受信機に依存した前記基準は、前記受信機による操作にさらに対応する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記受信機に依存した前記基準は、アプリケーション実行の期間に渡る過去の選択及び過去のチャネルにさらに対応する、請求項２８または２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
[0001]本特許出願は、２００９年５月５日に出願された、対応する米国特許仮出願第６１／１７５７１１号、「Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ  Ｄｒｉｖｅｎ  Ｊｏｉｎｔ  Ｅｎｃｏｄｅｒ  ａｎｄ  Ｄｅｃｏｄｅｒ  Ｍｏｄｅ  Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ＳＵ−ＭＩＭＯ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」の優先権を主張し、また参照により同特許を組み込む。
【関連出願】
【０００２】
[0002]本出願は、２００９年８月１０日に出願された米国特許出願第１２／５３８７３６号、「Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｔｅ  Ａｄａｐｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ＳＵ−ＭＩＭＯ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」、２００６年１２月２１日に出願された米国特許出願第１１／６４４６３８号、「Ａ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｃｏｄｅｄ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｒｏｍ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎｓ  ｏｖｅｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｒａｄｉｏ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」、２００７年１１月１３日に出願された米国特許出願第１１／９３９３５３号、「Ａ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｒｏｍ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｎｏｎ−Ｃｏｌｌｏｃａｔｅｄ  Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎｓ  ｏｖｅｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｒａｄｉｏ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」、２００８年５月１５日に出願された米国特許出願第１２／１２１６４９号、「Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｓｏｆｔ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｍ−ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」、２００８年５月３０日に出願された米国特許出願第１２／１３０８２１号、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｒｏｍ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｎｏｎ−Ｃｏｌｌｏｃａｔｅｄ  Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎｓ  ｏｖｅｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｒａｄｉｏ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」、及び２００８年１２月１５日に出願された米国特許出願第１２／３３５３８９号、「Ｔｒｅｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｓｏｆｔ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｍ−Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」に関連し、また参照によりこれらの特許を組み込む。
【技術分野】
【０００３】
[0003]本発明は、シングルユーザ多入力多出力（ＳＵ−ＭＩＭＯ：ｓｉｎｇｌｅ−ｕｓｅｒ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｉｎｐｕｔ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｏｕｔｐｕｔ）システムのレート適応方式の分野に関し、より詳細には、本発明は、ＳＵ−ＭＩＭＯシステムのための受信端末駆動型エンコーダ／デコーダモード同時適応に関する。
【背景技術】
【０００４】
[0004]将来の無線システムでは、所与の伝送帯域幅内で達成可能なデータレートを増加させるために、無線周波数スペクトルをより有効に使用することが必要となる。これは、信号処理と組み合わされた複数の送受信アンテナ、多入力多出力（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）通信技法と一般に呼ばれる技法を用いることによって達成することができる。最近開発された複数の技法及び新興の規格は、無線媒体を介したデータ通信の信頼性、及び／又は提供される実効データレートを向上させるために、基地局及び移動体で複数のアンテナを使用することに基づく。これらの多様性／範囲（信頼性）及び多重化（スループット）の利点は、システム内の送信アンテナの数及び受信アンテナの数、並びに使用される伝送タイプによって決定付けられる。すべての送信アンテナ及び受信アンテナが単一ユーザへのサービスのために使用されるシステムは一般に、シングルユーザＭＩＭＯシステムと呼ばれる。
【０００５】
[0005]多くの既存及び新興の無線システム規格は、ＳＵ−ＭＩＭＯをサポートしている。この場合、時間及び／又は周波数の所与の「リソースブロックチャネル」について、スケジューラは、多くのユーザのうちから１ユーザを選択する。ダウンリンク通信では、スケジューリングされたユーザの送信機から受信機まで、ポイントツーポイントＳＵ−ＭＩＭＯ伝送が使用される。こうした伝送は、しばしば送信機によって選択されるエンコーディングモードに基づいて形成される。この選択は、スケジューリングされたユーザによって提供されたフィードバック情報に基づく。
【０００６】
[0006]この一般的な考えに基づく複数のシステムが、ＳＵ−ＭＩＭＯベース伝送のために提案されてきた。いくつかの最先端の方式は、ＯＦＤＭの使用に頼る広帯域伝送によって高いデータレートを提供することに依存する。ＯＦＤＭは、イコライザを不必要にするので魅力的である。マルチレベルのモデムでは、符号化変調システムは、いわゆるビットインターリーブド符号化変調（ＢＩＣＭ：ｂｉｔ−ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ  ｃｏｄｅｄ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）システム内の２進畳込み外符号及びインターリーバを用いて設計することができる。多くの最先端のシステムは、この（又は類似の）形の符号化ＯＦＤＭ／ＭＩＭＯベース伝送を使用し、それによって外符号及び変調方式により伝送のレートが決まる。こうした組合せは、システムの伝送モードと見なすことができる。
【０００７】
[0007]典型的なモードは、値Ｒｃによって示されたレートを有する２進外符号を含み、その後には、変調方式、たとえばサイズＱのＱＡＭコンステレーションに従うインターリーバ、及びビット群を複素数値シンボルにするマッパが続く。ＢＩＣＭ又はＤ−ＢＬＡＳＴタイプのシステムでは、これらのシンボルは、適切なリソースブロックを介してＯＦＤＭ伝送用のアンテナにラウンドロビン式で渡される。典型的には、ユーザは、チャネル品質レベル指標（ＣＱＩ：ｃｈａｎｎｅｌ  ｑｕａｌｉｔｙ  ｌｅｖｅｌ  ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を見ることにより送信スケジューリングされ、このＣＱＩは、名目受信信号レベルなど、単純な尺度をしばしば定義する。これは、外符号のレートＲｃ及び変調方式によって定義されるように、使用すべき伝送レートを決定するのに役立つ。
【０００８】
[0008]レート適応方式では、特定のレートをサポートするチャネルの能力にシステムレートがうまく一致することが重要である。そうでない場合は、あまりにも高い伝送レートが試みられるときに、アウテージの事象が必ず発生することになる。ＣＱＩ値は単一入力単一出力（ＳＩＳＯ：ｓｉｎｇｌｅ−ｉｎｐｕｔ  ｓｉｎｇｌｅ−ｏｕｔｐｕｔ）伝送で達成可能なレートの何らかの指標を証明することができるが、名目受信信号レベルなど、単純なＣＱＩフィードバックは、ＭＩＭＯ伝送にとってそれほど意味がない。
【０００９】
[0009]確かに、同じＣＱＩレベルを有する２つの異なるＭＩＭＯチャネルがチャネル上でそれぞれ異なるレートをサポートすることが可能である。換言すると、ＣＱＩレベル指標は、ＭＩＭＯチャネル上で特定のモデムがサポートできる最高のレートを捕らえるのには一般に不十分である。確かに、ＭＩＭＯチャネルの容量としてＣＱＩ指標が選ばれるという場合でも、それはサポートされたレートの不確実さを取り除くようには見えるが、こうした別個のＭＩＭＯチャネル上で所与のモデムがそれぞれ異なるレートをサポートでき得るにすぎない。すなわち、ＲｃとＱの所与の組合せは、こうした別個のＭＩＭＯチャネル上でそれぞれ異なるやり方で振る舞い得る。
【００１０】
[0010]最後に、受信機は、チャネルについての十分な知識を送信機に常に送信することができる。これは一般に、非常に高いフィードバックオーバヘッドを必要とすることがある。さらに、経路情報自体は、実際の受信機性能を十分には決定できないことがある。具体的には、それぞれ異なる受信機アルゴリズムは、同じチャネル及び同じモデムの場合でも、ビット誤りの性能及び複雑さなどの面に関して非常に異なるやり方で振る舞うことがある。したがって、送信機は、受信機アルゴリズムについてのこうした知識をもたない限り、それ自体の特定の受信機実装を有する所与の移動端末について正確な決定を行うことができないことがある。その結果、ＳＵ−ＭＩＭＯ用の送信機駆動型レート適応方式に固有の効率の悪さが生じることになる。またそれは、単一の受信端末が自由に使える複数の潜在的な受信機を有し、どの受信機アルゴリズムを使用するか適応的な方法で潜在的に選択する能力をサポートしない。
【発明の概要】
【００１１】
[0011]ＳＵ−ＭＩＭＯ送信のための受信端末駆動型エンコーダ／デコーダモード同時適応のためのシステム、方法及び装置が、本明細書に開示される。一実施形態では、このシステムは、複数のエンコーディングモード（ｅｎｃｏｄｉｎｇ  ｍｏｄｅ、符号化モード）のいずれかを使用して、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムを介して無線信号を送信することを目的とすることができる送信機と、多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネルを介して受信された送信機からの通信を復号するのにそれぞれが使用され得る複数のデコーディングモード（ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ｍｏｄｅ、復号モード）を有するデコーディングモジュール（ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ｍｏｄｕｌｅ、復号モジュール）を備える受信機を有するユーザ端末であって、少なくとも１つのエンコーディングモードが、デコーディングモードのうちの複数のモードで動作可能である、ユーザ端末とを備える。このシステムは、ＭＩＭＯ伝送用に複数のデコーディングモードからデコーディングモード、及びチャネル上で送信機によって使用される複数のエンコーディングモードからエンコーディングモードを選択するように動作可能な同時選択モジュールであって、選択が、エンコーディングモード及びチャネル情報に関連するデコーディングモード、受信機ハードウェア及び状態、並びにアプリケーション固有の制約に対応する、受信機に依存した基準に基づいて行われる、同時選択モジュールをも備える。同時選択モジュールは、エンコーディングモードを識別する情報をフィードバックチャネルを使用して送信機に送るように動作可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
[0012]本発明は、以下に示された詳細な説明、本発明の様々な実施形態の添付の図面からより完全に理解されるが、しかしながら、それは、本発明を特定の実施形態に限定するものと解釈すべきでないが、説明及び理解のためのものにすぎない。
【図１】ＢＩＣＭを用いたＭＩＭＯ／ＯＦＤＭシステムの送信機構造の一実施形態を示す図である。
【図２】ＢＩＣＭ／ＩＤを用いたＭＩＭＯ／ＯＦＤＭシステムの受信機構造の一実施形態を示す図である。
【図３】ＢＩＣＭ／ＩＤを用いたＭＩＭＯ／ＯＦＤＭシステムのそれぞれ異なるＯＦＤＭトーンについてそれぞれ異なるＳＯＭＡ検出器の受信機構造のより詳細な実施形態を示す図である。
【図４】１６ＱＡＭ用のセットパーティションタイプマッパの一例を示す図である。
【図５】チャネル分類機能、レート適応機能及び受信機モード選択機能を示すシステムブロック図である。
【図６】選択処理の一実施形態のフローチャートである。
【図７】選択アルゴリズムの一実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明の詳細な説明
[0013]本発明の実施形態では、ＭＩＭＯチャネルの状態についての知識に基づいてトランシーバ選択（すなわちエンコーダ／デコーダモード同時選択）を実施するプロセスが、各受信機で自由に使えるデコーダモードを考慮に入れた修正を伴って、任意の符号／モデム方式によってＳＵ−ＭＩＭＯ伝送を介して達成可能であり得るレートにリンクされ、但し、こうした修正は、それぞれ異なるデコーダモードと共にそれぞれ異なるエンコーダモードの性能、並びに受信機上のエネルギー使用、レート、及びＱｏＳ制約について考慮することを含む。一実施形態では、ＳＵ−ＭＩＭＯチャネル状態情報は、ＯＦＤＭシステム内のパイロットトーンに基づいてまず確立される。容量推定は、（単一のＣＱＩ指標ではなく）所与のチャネル実現、及び各モデム選択について受信機上で計算される。
【００１４】
[0014]一実施形態では、受信機のエンコーディングモードの選択は、チャネルがサポートできるレート及びエンコーディングモードだけでなく、所与の受信機で使用可能なデコーダモード、それらの複雑さと性能のトレードオフ、並びに潜在的には、受信機上のＱｏＳ要件、及びエネルギー又は電力消費の制約を含めた追加の１組の基準にも基づく。
【００１５】
[0015]以下の記述では、本発明についてのより完全な説明を提供するために数々の詳細が示されている。しかし、本発明は、これらの具体的な詳細なしに実施できることが当業者には明らかであろう。他の場合では、本発明を分かり難くしないために、よく知られている構造及びデバイスは、詳細にではなくブロック図の形で示されている。
【００１６】
[0016]後述の詳細な説明の一部は、コンピュータメモリ内のデータビットに対する操作のアルゴリズム及び記号表現に関して提示されている。これらのアルゴリズムに関する記述及び表現は、データ処理分野の当業者によって、その仕事の内容を他の当業者に最も有効に伝えるために使用される手段である。アルゴリズムは、本明細書では、また一般には、所望の結果をもたらす自己一貫性のある一連のステップと考えられる。諸ステップは、物理量の物理的な操作を必要とするステップである。必ずしも必要でないが、通常、これらの量は、格納され、転送され、組み合わされ、比較され、他のやり方で操作することができる電気的又は磁気的信号の形をとる。主として一般的に使用するために、これらの信号をビット、値、要素、記号、文字、用語、数字などと呼ぶことが時として好都合であることが分かっている。
【００１７】
[0017]しかし、これらの及び類似の用語はすべて、適切な物理量と関連付けられるものであり、これらの量に適用された便宜的なラベルにすぎないことに留意されたい。下記の議論から明らかであるように、他に特に述べられていない限り、「処理する（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」、「コンピュータ処理する（ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）」、「計算する（ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ）」、「決定する（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ）」又は「表示する（ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ）」などの用語を使用した議論は、説明全体を通して、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内の物理（電子）量として表されたデータを操作し、コンピュータシステムのメモリ又はレジスタ、或いは他のこうした情報記憶、伝送又は表示デバイス内の物理量として同様に表された他のデータに変換するコンピュータシステム又は類似の電子コンピューティング装置のアクション及びプロセスを指すことが理解されよう。
【００１８】
[0018]本発明は、本発明の操作を実施するための装置にも関する。この装置は、必要な目的のために特別に構築することができ、或いはこの装置は、コンピュータ内に格納されたコンピュータプログラムによって選択的にアクティブ化され又は再構成された汎用コンピュータを備えてもよい。こうしたコンピュータプログラムは、それだけに限らないが、フロッピーディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ及び光磁気ディスクを含めて任意のタイプのディスク、読取り専用メモリ（ＲＯＭ：ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気又は光カード、或いは電子命令を格納するのに適しており、それぞれがコンピュータシステムバスに結合された任意のタイプの媒体など、コンピュータ読取り可能記憶媒体に格納されてもよい。
【００１９】
[0019]本明細書に提示されたアルゴリズム及び表示は、どんな特定のコンピュータ又は他の装置にも本質的に関係がない。本発明の教示によるプログラムと共に様々な汎用システムを使用することができ、或いは必要な方法ステップを実施するようにより専門化された装置を構築することが好都合であると分かり得る。様々なこれらのシステムに必要な構造が、下記の説明から明らかになろう。さらに、本発明は、特定のプログラミング言語に関して述べられていない。本明細書に述べられた本発明の教示を実施するために、様々なプログラミング言語が使用されてもよいことが理解されよう。
【００２０】
[0020]マシン読取り可能媒体は、マシン（たとえばコンピュータ）によって読取り可能な形で情報を格納又は送信するための任意の機構を含む。たとえば、マシン読取り可能媒体には、読取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディスク記憶装置媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気、光、音又は他の形の伝搬信号（たとえば搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）その他が含まれる。
概要
【００２１】
[0021]本発明の実施形態は一般には、シングルユーザ多入力多出力（ＳＵ−ＭＩＭＯ）システムのレート適応方式に関するが、それは、効率的なＳＵ−ＭＩＭＯシステムの作成に有用な伝送レートを単に適応させることを超える機能性を提供する。
【００２２】
[0022]本発明の実施形態は、エンコーディングモード／デコーダモード同時適応方式を含む。１つのエンコーディングモードが伝送レートを指定するが、本発明の実施形態は、１つ又は複数のエンコーディングモードが同じ伝送レートを目標とすることを可能にするという考えをサポートする（また促進する）。実際、同じレートを目標とするそれぞれ異なるエンコーディングモードは、所与のチャネルを介した伝送に必ずしも成功できないことがある。所与のチャネルがこうしたエンコーディングモードの伝送レートに等価なレートをサポートできる場合でも、同じことが言える。本発明の実施形態は、各エンコーディングモードについて１つ、又は典型的には２つ以上のデコーディングモードをも有する。したがって、本発明の実施形態ではレート適応が行われるが、エンコーディングモード及びデコーディングモードの適応は、単に基本レート適応の態様を超えるものである。さらに、本発明の実施形態は、アプリケーション又は受信端末の要件など、他の態様を決定プロセスに直接含めることを可能にする。これらの態様は、デコーディングモード選択のなどの態様に依存し、受信端末がどの程度うまく使用可能電力を使用し、様々なアプリケーションのサービス品質要件を満たすかに対して強い関連性を有し得る。
【００２３】
[0023]本発明の実施形態では、文字通りシングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ−ＭＩＭＯ）システムと呼ばれる多入力多出力（ＭＩＭＯ）方式のクラスに焦点を当てる。こうしたシステムでは、複数の送信又は出力アンテナを使用した送信機が、複数の受信又は入力アンテナを有する単一のユーザへの無線送信を生成し送る。いくつかの法則は、単一入力単一出力（ＳＩＳＯ：ｓｉｎｇｌｅ−ｉｎｐｕｔ  ｓｉｎｇｌｅ−ｏｕｔｐｕｔ）システムにも明らかに当てはまる。信号処理と組み合わされる場合、複数の送受信アンテナは、帯域幅効率（データレート）の向上、電力効率（範囲）の拡張、又は両方を有する通信リンクをもたらし得ることが知られている。しかし、エンコーディングモードがチャネルを介して送信できる能力は、単にモードのレート又はチャネルの容量を超えたものによって特徴付けられる。また、ＭＩＭＯシステムでは、エンコーディングモード（ＥＭ：ｅｎｃｏｄｉｎｇ  ｍｏｄｅ）は、変化する復号複雑さ要件を伴う複数のデコーディングモード（ＤＭ：ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ｍｏｄｅ）選択に結合されてもよく、それぞれ異なるＥＭ−ＤＭ対の性能トレードオフは、非自明なやり方でチャネル間で変化することがある。
【００２４】
[0024]ＥＭ−ＤＭ対とチャネルの相互関係を考慮して、本発明の一実施形態の利点は、ＥＭとＤＭの間の相互作用の実用面がこの決定プロセスにおいて直接明らかにされるので、同時選択によってシステム性能の向上がもたらされるということである。これによって、アウテージなどの事象が減少する。さらに、ビット誤り率性能及び複雑さなど、アプリケーション及び端末要件もまた、決定プロセスにおいて直接明らかにすることができる。
【００２５】
[0025]本発明の実施形態は、（逆リンクにも適用することができるが）主として順方向リンクでの使用に関係がある。この適応方式は、たとえば、移動システム内でダウンリンク通信している移動端末で実装された受信端末（ＲＴ：ｒｅｃｅｉｖｅｒ−ｔｅｒｍｉｎａｌ）駆動型のものである。所与のチャネルについて、ＲＴは、符号化及び変調（Ｃ＆Ｍ：ｃｏｄｉｎｇ  ａｎｄ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）パラメータ（送信用に使用）、及び好ましいデコーダモジュール（ＲＴによって使用）を選択する。このＣ＆Ｍ情報は、送信機で使用される符号化方法又はモード（ＥＭ）を定義する。デコーダモジュールは、複数のデコーダモジュール選択肢から選ばれる。
【００２６】
[0026]Ｃ＆Ｍフォーマットは、フィードバックチャネル（たとえば低ビットレートフィードバックチャネル）を使用することによって送信機にフィードバックされる。任意選択で、デコーダモジュール選択、この選択の期待された性能（たとえばビット誤り率、予測されたＱｏＳレベル）など、追加情報を送ってもよい。こうしたオプション情報によって、送信機がその動作における他の潜在的な変化について考慮することが可能となり得る。たとえば、オプション情報によって、送信機内に置かれたスケジューラは、それがユーザをスケジューリングする方法への修正について考慮することができ得る。しかし、このオプション情報は、すべての実施形態に必須とは限らない。
【００２７】
[0027]符号化及び変調（Ｃ＆Ｍ）パラメータは、伝送レートを示唆することに留意されたい。したがって、レート適応は、本発明の実施形態の一部である。しかし、それぞれ異なるＣ＆Ｍパラメータは、同じレートをサポートすることができる。より簡潔に述べると、Ｃ＆Ｍパラメータは、ＥＭを定義し、それぞれ異なるＥＭは、同じ伝送レートを有し得る。下記の説明では、用語Ｃ＆Ｍ及びＥＭを用いて、同じことを意味する。
【００２８】
[0028]デコーダモジュール（ＤＭ：ｄｅｃｏｄｅｒ  ｍｏｄｕｌｅ）は、特定のＥＭに適用される。したがって、ＤＭ及びＣ＆Ｍの選択は、トランシーバの選択を示唆しており、それは、本発明の一実施形態を考察する別の方法である。
【００２９】
[0029]Ｃ＆Ｍは、所与のチャネルについて、ＲＴに提供されたレートを理論的に受信できることを保証する方法で選択され得るが、実際には、それぞれ異なるＤＭが同じ送信機モジュールと共に使用されて、それぞれ異なる結果がもたらされ得る。
【００３０】
[0030]特に、本発明の一実施形態の重要な一態様は、Ｃ＆Ｍ選択が同じ場合でも、それぞれ異なる潜在的なＤＭが、チャネルに応じてそれぞれ異なるトレードオフをしばしば提供し得るという事実を用いるということである。トレードオフは、それぞれ異なる複雑さ及びビット誤り率性能を含む。一実施形態では、ＤＭ関連のこうしたトレードオフについての知識は、選択アルゴリズムが入手可能であり、選択アルゴリズムによって使用される。
【００３１】
[0031]さらに、トレードオフは、アプリケーション又はＲＴ自体によって決定付けられる性能要件／トレードオフにも拡張され、またそれに関連付けることができる。たとえば、それぞれのＤＭは、所与のチャネルについて、それぞれがＲＴへの所与の計算コストを有する、１つ又は複数の期待されたビット誤り率点を達成することができる。一実施形態では、ＲＴは、チャネル知識、及びそれ自体のハードウェア及び／又はアプリケーション要件に基づいて、どのＤＭが所与のチャネルに適しているか決定する。したがって、アプリケーション性能、及びバッテリ寿命などのＲＴ性能に関する利点は、本発明の一実施形態のＣ＆Ｍ／ＤＭ同時選択方式によってサポートすることができる。
【００３２】
[0032]さらに、ＭＩＭＯシステムのためにこの選択を行う能力は、「チャネル品質指標」などの基本的な尺度、又はガウス信号及び無限ブロック長の使用など、簡略化された仮定に基づく容量メトリックを超えるものである。実際、同じＱＣＩを有するチャネルは、ＭＩＭＯシステム内で必ずしもで同じレートをサポートするとは限らず、同じ伝送レートを有するエンコーディングモード（ＥＭ）が、必ずしも同じチャネルによってサポート可能であるとは限らないことがある。Ｃ＆Ｍモードの有限の性質に基づく実用的な制約、及び実用的なＤＭ設計が重要であり、本発明の実施形態によって考慮に入れられる。上記に概説されたように、これらによって、選択がより正確になり、またシステム、アプリケーション及びＲＴの性能にとって利益がもたらされる。
より詳細な説明
【００３３】
[0033]本発明の一実施形態は、ＳＵ−ＭＩＭＯ無線システム用のＲＴ駆動型トランシーバ適応のための方法を含む。本発明の一実施形態は、受信端末（ＲＴ）に常駐するＣ＆Ｍ／デコーダモード（ＤＭ）同時選択モジュールを使用する。所与のチャネルについて、このモジュールは、ＤＭ性能データと共に、チャネルの推定値、また恐らくアプリケーション／ＲＴ知識及び基準を使用して、１組のＣ＆Ｍパラメータに対応するエンコーダモード（ＥＭ：ｅｎｃｏｄｅｒ  ｍｏｄｅ）を、使用すべきデコーダモードと共に選択する。
【００３４】
[0034]Ｃ＆Ｍパラメータは、システム内の可能なエンコーダモード（ＥＭ）のリストから選択される。複数のＣ＆Ｍパラメータが、同じ目標伝送レートをサポートすることができる。エンコーダモードは、送信機で実装される。ＤＭは、ＲＴが自由に使えるデコーダモジュールオプションのリストから選ばれる。各ＥＭについて、複数のＤＭが提示されてもよい。ＤＭは、ＲＴで実行される。
【００３５】
[0035]可能な選択及び基準の一部は、たとえば、それだけに限らないが、製造元によってＲＴ内にどのＤＭモードが実装されているか、及び／又はどんな複雑さがＲＴによってサポートされ得るかなど、ＲＴに依存することがある。
【００３６】
[0036]可能な選択及び基準の一部は、たとえば、それだけに限らないが、ＲＴの残りのバッテリ寿命や目標バッテリ寿命など、ＲＴの状態に依存することがある。これによって、たとえば、特定のビット数を受信する際に拡張される目標エネルギーへの上限、たとえば受信データの１キロビット当たりに費やされた命令数のジュール数への制限が決定付けられ得る。
【００３７】
[0037]いくつかの基準及び選択は、たとえば、それだけに限らないが、アプリケーションの目標ビットレート及び／又はビット誤り率など、アプリケーションに依存し得る。たとえば、データアプリケーションは、非常に低ビット誤り率を要求し得るが、ストリーミングなど、メディアアプリケーションは、より高いビット誤り率を許容することができる。複雑さなど、ＤＭ特性をさらに利用して、ユニットは、チャネルを考慮して、こうしたアプリケーション要件を満たすＣ＆Ｍ／ＤＭ同時選択を選ぶことができる。
【００３８】
[0038]一部の基準は、ＲＴによる操作及び／又はアプリケーション実行の期間に渡る過去の選択及び過去のチャネルに依存することがある。たとえば、ＲＴは、非典型的に有利なチャネルを（一時的に）に見る場合には、高いビットレートを得るために、ＲＴが受信ビット当たりの消費エネルギー量を一時的に増加させることに決めてもよい。非常に高い符号化レート及び／また高いコンステレーション変調で、非常に高いレートの伝送をサポートする能力は、受信ビット当たりの復号計算のエネルギー要件が非常に大きい、非常に複雑なＤＭを必要とし得る。確かに多くの過去のチャネル及び伝送が低レートしかサポートできなかった場合には、そうすることは意味をなし得る。
【００３９】
[0039]こうした例で観察すべき主な１つの点は、Ｃ＆Ｍ（ＥＭ）及びＤＭ選択の同時選択が、上記性能基準の達成において重要であるということである。
【００４０】
[0040]Ｃ＆ＭとＤＭの選択の後、ＲＴは、Ｃ＆Ｍパラメータを送信機にフィードバックし、このＣ＆Ｍパラメータは、送信機によって受信機への通信のために使用される。このＣ＆Ｍ選択はＥＭを示唆するが、それは必ずしもＤＭを示唆又は指定するものではない。このシステムは、ＲＴが使用するデコーダモジュールのＤＭ選択又は特性（たとえば期待されたビット誤り率）を任意選択でフィードバックすることもできる。
【００４１】
[0041]一実施形態では、選択処理は、下記を使用する。
１）チャネルについての知識、たとえばチャネルの推定、
２）チャネルについて考慮して、それが動作するレートを確実にサポートするＣ＆Ｍオプションの能力を測定するメトリック、及び
３）ａ．（所与のチャネル上で使用されるときの）誤り率及び複雑さなど、各ＤＭ特性を指定し表し、
ｂ．所与のＤＭの特性に基づいてＣ＆Ｍモードによる送達を事実上にサポートする能力を明らかにし、
ｃ．最終的なＣ＆Ｍ／ＤＭ同時決定に関係のある他のＤＭ性能特性を明らかにする機構。
さらに、一実施形態では、アルゴリズムは、
４）一般的なＭＩＭＯ伝送システムのコンテキストで動作する。
【００４２】
[0042]すべての実施形態に共通のこれらの一般的な態様について、次に論じられる。
【００４３】
（チャネル推定）
[0043]これは、多くの無線システムにおいて既に存在している態様であり、また最先端技術に精通している人々に知られている。たとえば、無線環境用の既存及び新興のＳＵ−ＭＩＭＯ  ＯＦＤＭシステムは、受信機がチャネル状態情報（ＣＳＩ：ｃｈａｎｎｅｌ  ｓｔａｔｅ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を得るために、特定のトーンをパイロットに専用、すなわち（ＲＴに知られている）プローブ信号の送信に専用とする。本明細書に述べられた技法によれば、これらのプローブ信号のこれらの測定に基づいて、ＣＳＩの推定が得られる。こうした技法は、最先端技術に精通している人々に知られている。
【００４４】
（チャネル推定を考慮して各Ｃ＆Ｍモードによってサポートされたレート）
[0044]ＲＴのＣＳＩ推定に基づいて、Ｃ＆Ｍモード及びデコーダモードの選択は、チャネルによってどのＣ＆Ｍオプションがサポートされ得るか決定できる１つ又は複数のメトリックを使用することによって、ＲＴで（一般に）一緒に実施される。
【００４５】
[0045]関心のある１つのこうしたメトリックは、所与の測定された（推定された）チャネルの相互情報量の推定に基づいて形成される。高度の散乱を有するＭＩＭＯチャネルは、低度の散乱を有する類似電力のＭＩＭＯチャネルより高いデータレートをサポートできることはよく知られている。相互情報量推定は１次では、チャネル品質の基礎、及びチャネルが特定のデータレートをサポートする能力を確立するために使用されてもよい。
【００４６】
[0046]しかし、サポートされたレートは、単にチャネルの散乱を超えるものとなる。それぞれのＣ＆Ｍコーディングモードは、たとえば変調フォーマットのサイズ「Ｑ」（及び潜在的にはタイプ）のすべて又はサブセット、ビットからシンボルへのマッピング、シンボルから変調シンボルへのマッピング、外符号のタイプ及びその符号化レートのタイプなど、符号化パラメータの選択肢に対応する。たとえば内部時空間ブロックコードなど、他の符号化パラメータが選択されてもよい。したがって、コーディングモードは、理想的な性能に対して固有損失を有することがある。こうした損失は、ペナルティ又はギャップ値によって特徴付けることができ、このペナルティ又はギャップ値を、相互情報量推定から引くことができる。したがって、一実施形態では、Ｃ＆Ｍがチャネル上で所与のレートをサポートするものと見なされるには、相互情報量推定からギャップを引いた値は、Ｃ＆Ｍが目標とする値より大きくなければならない。こうしたギャップは、各Ｃ＆Ｍごとに指定されてもよい。こうしたギャップは、[0053]に述べられるように、各ＤＭごとに、さらに修正されてもよい。こうしたギャップは、チャネルにさらに適応することもできる。
【００４７】
[0047]相互情報量推定は、Ｃ＆Ｍモードのこれらの実用的な詳細に依存し、したがって、使用される変調シンボル、チャネル符号の特定の設計、ビットからシンボルへのマッピング、シンボルの数などを考慮に入れる。それは、ガウス信号、無限ブロック長など、理想的な仮定に依存する単に理論上の容量限界ではない。
【００４８】
（ＤＭ特性の指定及び説明）
[0048]ＥＭ（Ｃ＆Ｍ）モードがチャネルへの送達をサポートする能力は、適応プロセスの最初のステップにすぎない。復号（さらに、暗黙的には使用されるチャネル符号）の実際的な限界もまた、ＥＭについてチャネルを介してビットが確実に送達され得るかどうかに影響を及ぼす。したがって、相互情報量からのギャップもまた、ＤＭの関数である。
【００４９】
[0049]所与のＥＭのためにＲＴが自由に使えるデコーダモードのファミリーは、少なくとも１つの、好ましくは２つ以上のＤＭオプションを含んでもよい。一般に、コーディングモードにつき複数のＤＭがあることは、性能対複雑さの様々なトレードオフを表す。
【００５０】
[0050]複数のＤＭのこうした１つの例は、反復するデコーダから形成される。こうしたデコーダは、受信信号に対して複数の復号パスを行うことができ、それぞれの後続のパスが、受信ビットの推定をしばしば向上させる。これは、ＤＭオプションのファミリーが所与の反復数「Ｎｉｔ」で特定のデコーダから形成される単純な例を示している。複雑さは、反復数「Ｎｉｔ」と共に増す。
【００５１】
[0051]ＤＭは、それぞれ異なる基本モードの組合せ、たとえば、特定の復号手法を使用した第１の反復と、別の復号手法を使用した第２の反復で構成することもできる。
【００５２】
[0052]ＲＴが、それ自体の裁量により、いくつかの基本の手法をもつと、様々な反復戦略に渡って様々なオプションの組合せから複数のＤＭオプションを形成することができる。
【００５３】
[0053]ＲＴが自由に使える各Ｃ＆Ｍモード／ＤＭ対（対は（Ｃ＆Ｍ，ＤＭ）と示される）について、ＲＴ内の選択プロセスは、ＲＴが使用可能な特定の性能特性を有する。
【００５４】
[0054]一実施形態では、この情報は、この（Ｃ＆Ｍ，ＤＭ）対の「サポートされたレートからのギャップ」値（又は性能に関する他の類似のトランシーバ性能値）から与えられる。この値は、実際的な制限を明らかにするように相互情報量推定を調整する。例が、下記に示される。こうしたギャップは、それぞれ異なる既知のチャネルでそれぞれ異なる（Ｃ＆Ｍ，ＤＭ）対をテストすることによって、オフラインで決定することができる。テストによって、各チャネルのサポートされたレート、チャネルが与えられた各対のビット誤り率性能、復号の複雑さ、複雑さによってビット誤り率性能がどのように変化するかなどが明らかになる。サポートされた同じレートを有する所与のチャネルグループでは多くの場合、所与のＤＭについてビット誤り率性能が変化することがある。こうした場合では、ギャップは、ビット誤り率の何らかの分散に関して定義することができ、たとえばギャップは、「ｘ」パーセンタイルビット誤り率を考慮し、但し「ｘ」は０と１００の間で変化し得る。ギャップはさらに、単なるＤＭとサポートされたレートを超えて、他のパラメータの関数とすることもできる。たとえば、ギャップは、それぞれ異なる信号対雑音比について提供されてもよい。
【００５５】
[0055]「サポートされたレートからのギャップ」は、各（Ｃ＆Ｍ，ＤＭ）対ごとに固定の値であってもよい。この値は、ルックアップテーブル又は他の格納構造に格納してもよいし、ルックアップテーブル又は他の格納構造に格納された値に基づく効率的な計算によって容易に取得可能であってもよい。この操作の一実施形態について、図５に述べられる。テーブルは、信号対雑音比の範囲など、他のパラメータに依存する値にさらに分割することもできる。
【００５６】
[0056]ＲＴは、たとえば各ＤＭに関連する受信機電力消費情報など、事前に格納された他の情報も潜在的に有する。
【００５７】
[0057]他の実施形態では、「サポートされたレートからのギャップ」は、Ｃ＆Ｍ−ＤＭ対については固定ではないが、さらに他のパラメータの関数である。言及されたように、１つのこうしたパラメータは目標ビット誤り率であり、それによって所与（ＤＭ，Ｃ＆Ｍ）についての「ギャップ」は、目標ビット誤り率に依存し得る。したがって、「ギャップ」は、ある絶対ビット誤り率、ある範囲のビット誤り率、又はあるパーセンタイルビット誤り率の関数であってもよい。選択アルゴリズムによって使用されるギャップは、アプリケーション又は他の要件から来る値など、目標誤り率値に基づいて調整することができる。他のパラメータは、チャネルの推定の関数であってもよい。たとえば、本明細書に述べられたデコーダの一部では、チャネル推定は、送信されたビットの復号で使用される木構造を数学的に定義する。デコーダの性能は、この木、したがってチャネルに依存することができる。
【００５８】
[0058]複数のトーンを使用するＯＦＤＭシステムに適用可能な別の例では、「ギャップ」は、すべてのトーンについてのチャネル推定を一緒に考慮する尺度に依存することができる。たとえばマルチトーンの場合では、このシステムは、同じレートを提供する複数のＣ＆Ｍオプションをサポート可能であってもよい。しかし、こうしたオプションのうち、十分な数のトーンが、高いＳＮＲや高い散乱など、有利な特性をもつと見なされる場合は、この場合に特に適したＣ＆Ｍオプション、たとえば十分に低いレートの外符号を用いたＣ＆Ｍオプションでは「ギャップ」が縮小され得る。同様に、一部のＤＭは、それぞれ異なるトーンからのチャネルが多かれ少なかれ相関しているケースにより有利である。次いで、それぞれ異なるトーンのチャネル間の相関によって、「ギャップ」計算を駆動することができる。
【００５９】
（ＭＩＭＯ伝送システムに使用された一般的な原理）
[0059]本発明の実施形態で扱われる典型的なＭＩＭＯシステム内の構成要素は、広帯域伝送用のＯＦＤＭ、ＱＡＭコンステレーションのファミリー、符号変調伝送方式、及びこの方式で使用される２進外符号のファミリーからなる。一実施形態は、ビットインターリーブド符号化変調方式（ＢＩＣＭ：ｂｉｔ  ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ  ｃｏｄｅｄ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｓｃｈｅｍｅ）を使用する。これらはすべて、最先端技術に精通している人々に知られている。
【００６０】
[0060]一実施形態では、２進外符号のファミリーは、たとえばターボ符号、正規の畳込み符号、レート互換パンクチャード畳込み（ＲＣＰＣ：ｒａｔｅ−ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ  ｐｕｎｃｔｕｒｅｄ  ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ）符号、低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ：ｌｏｗ−ｄｅｎｓｉｔｙ  ｐａｒｉｔｙ  ｃｈｅｃｋ）符号、又はこれらの符号の任意の組合せを含む。ＳＵ−ＭＩＭＯシステムのこうしたファミリーは、適応レート／デコーダモジュール選択によく適している。これは、コンステレーションサイズ及び／又は２進外符号のレートを変更することによって達成することができる。
【００６１】
[0061]各受信機で自由に使用できるデコーダモードのファミリーは、１つ、好ましくは複数のデコーダモジュールオプションを含んでもよい。一般に、性能と複雑さのそれぞれ異なるトレードオフを有するコーディングモードごとに、複数のデコーダ構造の選択肢がある。所与のデコーダモジュール上の全体的な検出は、反復して実施されることも、反復しては実施されないこともある。
【００６２】
[0062]上述のＣ＆Ｍ／ＤＭ適応モードは、様々なマルチユーザ環境で使用することができる。１つのシステム動作モードは潜在的には、ＯＦＤＭＡとスケジューリングを備えたモードである。この場合、スケジューリングする各リソースブロックに関して、フィードバック情報データが、ＲＴのサブセットによって（たとえば、所与の受信機によって要求された符号化及び変調パラメータを指定する指標の形で）提供される。フィードバック情報データは、スケジューラによって、所与のリソースブロックに関してスケジューリングするユーザ（ＲＴ）、並びに送信に使用する符号化及び変調パラメータを決定するために使用される（これらは、スケジューリングされたユーザによって要求されたものに一致する）。それだけに限らないが、比例公平スケジューリング、又は遅延耐性がそれほど高くない他の方式を含めて、任意の標準のスケジューリングアルゴリズムを使用することができる。これは、ラウンドロビンスケジューリングをも含み、それによってレート／受信機適応は、送信がスケジューリングされている（また、単にそこからフィードバック情報が単に得られる）受信機よってだけ実施される。
【００６３】
（選択アルゴリズムの一般的な原理）
[0063]一般に、分類子は、それぞれ異なるＣ＆Ｍコーディングモードに関連するＤＭ構造の性能／複雑さのトレードオフを考慮に入れて動作モードを選んでもよい。一般に、分類子のトランシーバ選択基準は、ＲＴ又はアプリケーションに依存してもよく、互いに別個の受信デバイスに渡って様々な基準を使用することができる。こうした基準に依存するサポートされたレート尺度からのギャップを有し、デコーダ複雑さなどの尺度についての知識をテーブルに含めることによっても、こうした基準を収容することができる。これらのギャップ及び複雑さの尺度は、それぞれ異なるチャネルについてそれぞれ異なるＣ＆Ｍモードを有する様々なＤＭ構造をテストするオフラインテストによって決定することができる。テストは、各チャネルについて、ＤＭとＣ＆Ｍの組合せ、復号時のビット誤り率などの尺度、（たとえば命令数によって測定された）復号の複雑さ、バッテリ使用などを決定することができる。留意すべき重要なことは、各ＤＭオプションを複数のＣ＆Ｍモードでテストすることができ、各Ｃ＆Ｍモードを複数のＤＭオプションでテストできるということである。次いで、複雑さ尺度の統計を使用して、こうした尺度のテーブル、たとえば関連するビット誤り率を有する所与の平均複雑さのテーブル、関連する複雑さを有する所与の平均ビットレートのテーブルなどを埋めることができる。次いで、こうしたテーブルをリアルタイムに使用して、適切なギャップを選択し、又はさらに決定を洗練させることができる。
【００６４】
[0064]選択処理の一実施形態が、図５のシステム（送信機及びＲＴ）に関連して示されている。一実施形態のフローチャートが、図６に示されている。オプションの要素を含めて、選択処理の一実施形態の諸要素の詳細な外観が、図７に示されている。
【００６５】
[0065]最初に、選択アルゴリズムは、チャネルの推定を考慮して、どの（Ｃ＆Ｍ，ＤＭ）対が実現可能か決定する。次いで、選択アルゴリズムは、他の基準に応じてこのリストを分類する。
【００６６】
[0066]一例として、１組のＲＴ基準は、フレーム誤り率が目標値を超えないモードを使用することを伴い、それらのモードのうち、最も高い伝送レートをもたらすモードを選択する。その場合、エンコーディングモード、ＥＭ及びＤＭの各組合せについて、ＲＴは、これが実現可能な同時（ＥＭ，ＤＭ）モードであるかどうか、たとえば所与のチャネル上の所与のモードについての通信が、事前に指定された目標誤り率レベルを超えないフレーム誤りをもたらすかどうか判定する。すべての実現可能な（ＥＭ，ＤＭ）モードの中で、最も高い可能なレートをもたらすサブセットが識別される。２つ以上の対が同じ最高の可能なレートをサポートする場合には、別の基準（たとえば受信機複雑さが最も小さいモードなど）を使用して、それらの（ＥＭ，ＤＭ）モードのうちの１つが、受信機によって、好ましいエンコーダ／デコーダモードとして選択される。
【００６７】
[0067]別の例として、ＲＴの選択基準は、伝送レートの併用効果を捕らえる効用関数、受信機上のエネルギーの使用の制約、フレーム誤り率、及び／又は潜在的には他の制約及び変数を備えてもよい。
【００６８】
（様々な実施形態の詳細な説明）
[0068]一実施形態では、上述の適応方式は、ビットインターリーブド符号化変調（ＢＩＣＭ）を用いた符号化ＯＦＤＭ／ＭＩＭＯ伝送のコンテキストに適用される。この適応方式は、マルチユーザセルラ環境に容易に適用することができ、それによってＯＦＤＭ時間／周波数スロットがリソースブロックに分割され、各リソースブロックに関してＳＵ−ＭＩＭＯ伝送がスケジューリングされる。上述の受信機駆動型のトランシーバ適応技法は、単に伝送のために、又はスケジューリング及び伝送のために使用することができる。
【００６９】
（符号化変調システムの実施形態）
[0069]図１及び図２は、ＢＩＣＭ及び反復復号（ＩＤ：ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｄｅｃｏｄｉｎｇ）を用いたＭＩＭＯ／ＯＦＤＭシステムのための送受信機ブロック図を示している。より具体的には、図２は、広帯域周波数選択チャネル用のＯＦＤＭ変調と共にビットインターリーブド符号化変調（ＢＩＣＭ）を用いた時空間符号化のための送信機の一実施形態のブロック図である。図１を参照すると、送信機１００が、（一例として）２進エンコーダ１０１と、ビットインターリーバ１０２と、直並列変換器１０３と、マッパモデム１０７１〜１０７Ｎｔと、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：ｉｎｖｅｒｓｅ  ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）モジュール１０８１〜１０８Ｎｔと、送信アンテナ１０９１〜１０９Ｎｔとを備える。ＩＦＦＴモジュール１０８１〜１０８Ｎｔは、当技術分野においてよく知られているやり方で実施される巡回プレフィックス（ｃｉｒｃｕｌａｒ−ｐｒｅｆｉｘ）操作をも含むことに留意されたい。また、ＩＦＦＴ／巡回プレフィックスモジュールによって生成された結果として生じるシーケンスは、当技術分野においてよく知られているやり方でパルス振幅変調によって電気連続時間信号に変換される。
【００７０】
[0070]データへのＢＩＣＭ符号化を実施するために、２進符号器１０１は、２進畳込み符号を入力ビット（入力データ）１１０に適用する。次いで、ビットインターリーバ１０２は、ビットインターリーブド符号化ビットを生成するために、畳込みコーダ１０１からの符号化されたビットをインターリーブする。このビットインターリーブは、フェージングチャネルを無相関にし、多様性を最大にし、畳込みコーダ１０１から畳込み符号化されたビットのシーケンスの相関を取り除き、反復復号の性能向上のためにデータを調整する。畳込みコーダ１０１及びビットインターリーバ１０２は典型的には、データパケットなどの入力データのそれぞれ別個のブロックに対して作用してもよい。
【００７１】
[0071]ビットインターリービングを実施した後、ビットマッピング、変調及びＯＦＤＭが、ビットインターリーブされた符号化されたビットに適用される。直並列変換器１０３は、ビットインターリーバ１０２から、シリアルビットインターリーブド符号化ビットストリームを受け取る。直並列変換器１０３は、受信機が別個の情報ブロックに対してその復号を同期させることを可能にするフレーミング情報をビットストリームに挿入するフレーミングモジュール（図示せず）を含んでもよいことに留意されたい。直並列変換器１０３は、長さＮｔ長のワードを生成し、ワードの各要素が、マッパモデム（ｍａｐｐｅｒ  ｍｏｄｅｍ）１０７１〜１０７Ｎｔのうちの対応する１つに提供される。ワードの要素は、単一のビット値であってもよいし、Ｂを各モデムコンステレーションシンボルによって表されたビット数として、Ｂビットの値であってもよい。
【００７２】
[0072]マッパモデム１０７１〜１０７Ｎｔはそれぞれ、Ｂビットを、（Ｑ＝２Ｂとして、Ｑ−ａｒｙシンボル空間の）対応するシンボルに変換する。各モデムマッパ１０７の出力は、複素数値シンボル（すなわち、複素数値シンボルの実数部及び虚数部を表す２つの実数値サンプル）である。ＩＦＦＴモジュール１０８１〜１０８Ｎｔはそれぞれ、最大Ｆ個のシンボルを収集し、次いで、長さＦのＩＦＦＴ演算をＦ個のシンボルのブロックに適用する。Ｆは、その値が典型的には６４〜４０９６、又はそれ以上であり得る整数であり、使用可能な伝送帯域幅、搬送周波数、及びシステムによって収容される必要があるドップラー偏移の量に依存する。したがって、各ＩＦＦＴモジュール１０８１〜１０８Ｎｔは、１０９１〜１０９Ｎｔのうちの対応するアンテナを介して送信され得るＦ個の並列サブチャネルを生成する。それぞれのサブチャネルは、チャネルを介して送信される、変調された副搬送波である。
【００７３】
[0073]一実施形態では、送受信機は、等しい数の送信アンテナと受信アンテナとを有しており、すなわち、Ｎｔ＝Ｎｒ＝Ｎである。ここではｕｋと示された、２進情報を運ぶ信号は、まず送信機で、畳込みコーダ１０１を使用して２進外符号によって符号化され、符号化された系列ｃｋが生成される。この系列は、ビットインターリーバ１０２によってインターリーブされる。次いで、マッパモデム１０７１〜１０７Ｎｔはそれぞれ、Ｂ個のインターリーブされたビットのグループを一度に２ＢＱＡＭシンボルにマッピングする。結果として生じるＱＡＭシンボルは、Ｎ個の送信アンテナ１０９１〜１０９Ｎｔを介してラウンドロビン式で多重化され、ＯＦＤＭ送信は、ＩＦＦＴモジュール１０８１〜１０８Ｎｔを使用して各アンテナ上で適用される。図４は、反復復号で使用される１６ＱＡＭ用のセットパーティションタイプマッパと呼ばれる、Ｂ＝４の場合の代表的なマッピングを示している。このタイプのマッパは、反復復号（ＩＤ）を用いたＢＩＣＭに適することがある。よく知られているグレイマッパなど、他のマッパを使用することもできる。
【００７４】
[0074]下記にさらに述べられるように、一実施形態では、送信機は、どのコーダ、マッパ及びモデムが使用されるかを制御するために、２進符号器１０１及びマッパモード１０７，〜１０７Ｎｔに通信可能に結合されたコントローラ及びメモリを含む。メモリは、２進外符号器のライブラリ、及び送信機が使用できるマッパ及びモデムのライブラリを格納する。一実施形態では、マッパとモデムのセットは、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、１０２４ＱＡＭ及び８ＰＳＫを用いたグレイマッパのうちの１つ又は複数と、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、１０２４ＱＡＭ及び８ＰＳＫ用のセットパーティションマッパとを備える。マッパ、モデム及び外符号の特定の構成は、当技術分野でよく知られているやり方で、送信機内のハードウェア又はソフトウェアスイッチで実装される。
【００７５】
[0075]受信機からのフィードバックに応答して、コントローラは、２進符号器及びマッパモデムを２進符号器１０１及びマッパモデム１０７１〜１０７Ｎｔにロードさせる。メモリは、送信機の外部にあってもよいことに留意されたい。
【００７６】
[0076]図２は、ＯＦＤＭシステムの時空間符号用の反復デコーダを有する受信機の一実施形態のブロック図である。図２を参照すると、受信機２００が、受信アンテナ２０１１〜２０１Ｎｒと、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュール２０２１〜２０２Ｎｒと、復調器／検出器２０３と、並直列変換器２０７と、ビットデインターリーバ２０８と、デコーダ２０９と、ビットインターリーバ２１０と、直並列変換器２１１とを備える。図示されていないが、それぞれのＦＦＴモジュール２０２１〜２０２Ｎｒの前には、フィルタリング、サンプリング及び巡回プレフィックス削除操作を実施するフロントエンドがある。
【００７７】
[0077]広帯域システムでは、受信機２００は、受信アンテナ２０１１〜ＮｒのそれぞれについてＯＦＤＭ復調を実施し、Ｆ個の並列サブチャネルに渡って復調及びデマッピングが実施される。第ｉのアンテナ２０１（ｉ）は、Ｎｔ個の送信アンテナから送信された信号の様々な寄与（すなわち図１の対応するアンテナ１０９１〜１０９Ｎｔを介して送信された複数Ｆ個の並列、狭帯域、フラットフェージングサブチャネルの寄与）からなる信号を検知する。ＦＦＴモジュール２０２１〜２０２Ｎｒはそれぞれ、受信アンテナ２０１１〜２０１Ｎｒの対応する信号にＦ点ＦＦＴを適用し、Ｆ個のサブチャネルのＮｒ個の並列セットを生成する。
【００７８】
[0078]一実施形態では、復調器／検出器２０３は、これらのビット推定のそれぞれに関する信頼性（軟出力）情報と共に、Ｆ個のサブチャネルの各々のビットを推定する。多入力多出力（ＭＩＭＯ）デマッパ（ｄｅｍａｐｐｅｒｈ）２０５は、ＦＦＴモジュール２０２１〜２０２ＮｒからのＦ個のサブチャネルのＮｒ個の並列セットに基づいて、送信機内のＮｔ個のアンテナからのＦ個のサブチャネルの各サブチャネル内で、デマッパされたビット（すなわちコンステレーションシンボルからマッピングされたビット）の軟推定を生成する。一実施形態では、１つのコーディングモードでは、デコーダは、複数の反復（Ｎｉｔ＞１）で用いられる。その場合、最後の反復を除いた各反復について、ＭＩＭＯデマッパ２０５は、ＭＡＰデコーダとして働くデコーダ２０９によって軟出力復号（再インターリーブがその後に続く）により生成された信頼性情報をも使用して、デマップされたビットの推定、及びこれらのビットに関するデマップされたビット及び信頼性情報を生成する。最後の反復では、デコーダ２０９の軟出力がさらに使用されないので、軟出力を生成しないデコーダ２０９のより単純なバージョンを（たとえばよく知られているビタビアルゴリズムに基づいて）生成できることに留意されたい。２０５の特定のデマッパ設計について考慮すると、こうした一実施形態における反復数は、それぞれのＤＭが反復カウントに対応しているＤＭのファミリーを構成し得る。デマッピングモジュール２０５の異なる設計によって、他のＤＭが生成されてもよい。
【００７９】
[0079]図３は、それぞれ異なるＯＦＤＭトーン／サブチャネル用のＭＩＭＯ同時デマッパユニットを有するＭＩＭＯデマッパ３０５の一実施形態のブロック図である。図３を参照すると、Ｎｒ個の受信アンテナ２０１１〜２０１Ｎｒの各信号は、ＦＦＴ演算を適用し、対応するサブチャネルＭＩＭＯデマッパ３０１１〜３０１Ｆにその出力を送ることによって、Ｆ個のサブチャネルに（復調器２０４（図３に図示せず）を介して）分割される。Ｎｒ個のすべての受信アンテナの第ｋのサブチャネルの信号出力は、第ｋのサブチャネルＭＩＭＯデマッパ３０１（ｋ）に提供される。第１の反復の後、前の反復でデコーダ２０９の出力によって生成された外部情報を使用して、信頼性情報が、第ｋのサブチャネルＭＩＭＯデマッパ３０１（ｋ）に提供される。この外部情報は、デインターリーブされ、次の反復でＭＩＭＯデマッパ２０５への入力として渡される。
【００８０】
[0080]図２に戻ると、ＭＩＭＯデマッパ２０５からのＦ個の並列ストリームのビット推定が、それらのビットの信頼性値と一緒に、これらのビットの各ビットの外部信頼性情報に加えて並直列変換器２０７に提供される。信頼性情報は、（デマッパ２０５によって生成された）それらのビットの出力信頼性値と、それらのビットの入力信頼性値（デマッパ２０５への入力）との差として計算される。変換器２０７は、受信機２００によって推定された、送信機によって生成されたＢＩＣＭ符号化ビットストリームの推定を再構成する。次いで、推定されたＢＩＣＭ符号化ビットストリーム（及び外部信頼性情報）は、ビットデインターリーバ２０８によってデインターリーブされ、送信機によって適用された畳込み符号化を逆にするためにデコーダ２０９に適用される。この場合の逆操作は、２進符号器１０１への入力である情報ビットストリームのビット値の推定を生成すること、及び（再インターリービングの後に）新しい信頼性情報としてＭＩＭＯデマッパ２０３に渡し戻される外部情報を生成することにも対応する。
【００８１】
[0081]最後の反復を除いたすべてのデコーダ反復において、外部情報は、デコーダ２０９によって生成され、ビットインターリーバ２１０にまず適用される。ビットインターリービングは、ＭＩＭＯデマッパ２０５からのインターリーブされた推定されたＢＩＣＭ符号化ビットストリームに外部の情報要素を合わせる。さらに、インターリーブされた外部情報は、直並列変換器２１１に適用され、この直並列変換器２１１は、送信機で形成された並列ビットストリームに対応する外部情報のＮｔ個の並列ストリームを形成する。
【００８２】
[0082]外部情報は、各反復のビット誤り率性能を向上させるために、ＭＩＭＯ選択デマッパ２０５とデコーダ２０９の間で交換される。
【００８３】
[0083]一実施形態では、受信機は、コントローラ及びメモリをも含み、このメモリは、受信機によってコーディングモードとして選択され得る、内部デマッパ及び外部デコーダのライブラリを格納する。一実施形態では、内部デマッパのライブラリは、非反復ＭＭＳＥデマッパ、反復ＭＭＳＥデマッパ、ＭＭＳＥフロントエンドを備えた非反復ＳＯＭＡベースのデマッパ、ＭＭＳＥフロントエンドを備えた反復ＳＯＭＡベースのデマッパ、ＭＡＰデマッパ、ＭａｘＬｏｇＭＡＰデマッパ及び軟出力球面デコーダを備える。一実施形態では、外部デコーダのライブラリは、ビタビデコーダ、ＭＡＰデコーダ、ＭａｘＬｏｇＭＡＰデコーダ、ターボデコーダ及び軟出力ビタビアルゴリズムのうちの少なくとも２つを備える。リストされた内部デマッパと外部デマッパのそれぞれを有する必要はないことに留意されたい。また、他のデマッパ及び外部デコーダも同様に使用されてもよい。
【００８４】
[0084]受信機によって実施されたチャネル分類に基づいて、コントローラは、ＭＩＭＯデマッパ及び外部符号器を上記と同様に適応させる。たとえば、所与のＤＭオプションが、各モジュールの設計のタイプ、情報がデマッパによってどのように使用されるか、及び反復の数を指定する。特定の内部デマッパ及び外部デコーダの構成は、当技術分野においてよく知られているやり方でハードウェア又はソフトウェアスイッチで実装される。
【００８５】
[0085]図１及び２に示されたＳＵ−ＭＩＭＯ構造は、レート適応に非常によく適している。２進外符号のレートとＱＡＭ変調コンステレーションのサイズの両方が、このために使用されてもよい。複数の２進外符号−変調コンステレーション対を使用して、同じレートを達成することができる。これは、こうしたＤＭ構造を、それぞれ異なるＥＭ（すなわちＣ＆Ｍ）オプションに適応させる。
【００８６】
（２進外符号及び変調（モデム）の実施形態）
[0086]レート適応を可能にするために、１組の可能なＣ＆Ｍ伝送動作モードが使用され、それによって
１．所与のオペレーティングモードの「Ｃ」が、外符号のレート、また潜在的には符号及びそのメモリのタイプなど、他のパラメータによって一意に識別され（したがって、多くのコードは同じレートを有するが、「Ｃ」のそれぞれ異なる指定が使用されてもよく）、
２．所与のオペレーティングモードの「Ｍ」は、モデム又はコンステレーションのタイプを指定し、それは、マッピング／コンステレーションのサイズだけでなく、点、ビットからシンボルへのマッピングなどを含む。
【００８７】
[0087]一実施形態では、２進外符号リスト（符号ライブラリ）は、恐らくそれぞれ異なるメモリサイズ（復号状態数）を有するパンクチャード畳込み符号を含む。これは、適応で使用される便利で柔軟な符号クラスである。一実施形態では、レートは、１／４〜９／１０から選ばれる。一実施形態では、メモリは、４から６〜８の範囲である。
【００８８】
[0088]たとえば、それだけに限らないが、ターボ符号及びＬＤＰＣコードなど、より強力な符号も、ライブラリに含まれてもよい。特にメディアトランスポートシステム内の不等な誤り保護のために、ＲＣＰＣ符号も考慮されてもよい。こうした符号は、さらにターボ符号自体のデコーダ内の反復数など、それ自体の復号オプションを有することもできる。これらのオプションは、新しいデコーダ設計オプション、及びしたがって追加のＤＭオプションをさらに生成することができる。
【００８９】
[0089]別の実施形態では、変調（モデム）選択肢のリストは、ＱＡＭファミリー、４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ  ２５６ＱＡＭ又は１０２４ＱＡＭからのものである。原則として、ＰＳＫ信号コンステレーションなど、他のモデムクラスも含まれてもよい。
【００９０】
[0090]さらに、図１に示されたものに加えて、他の時空間符号化構造が含まれてもよい。一実施形態では、符号化及び変調のオプションのリストは、図１に示された方式の修正版である伝送方式を含み、また時空間ブロック符号（ＳＴＢＣ：ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ｂｌｏｃｋ  ｃｏｄｅ）操作を含むように拡張される。ＳＴＢＣモジュールは、入力として図１の「マッパ／モデム」モジュールの出力を用い、その出力は、図のＦＦＴモジュールへの入力として使用される。
【００９１】
（デコーディングモードの実施形態）
[0091]それぞれの受信機は、各Ｃ＆Ｍ（ＥＭ）について、自由に使える少なくとも１つのデコーダモード、及び好ましくは、潜在的に大きい範囲の性能／複雑さのトレードオフに渡るいくつかのデコーダモードを有すると仮定する。
【００９２】
[0092]受信機でオプションとして使用され得る最も単純なデコーダモードのうちの１つは、最大尤度の硬出力外符号デコーダでカスケードされたＭＭＳＥベースの内部デマッパからなる、図２の形の内部／外部デコーダ構造を含む。
【００９３】
[0093]多少より複雑なケースは、反復ＭＭＳＥタイプのデコーダを含み、それによって外部デコーダは、ＭＡＰやＭａｘＬｏｇＭＡＰデコーダなど、軟出力デコーダであり、内部デコーダは、条件付き（適応性のある）ＭＭＳＥタイプの軟出力内部デコーダである。
【００９４】
[0094]より高い性能のより複雑な他のデコーダモードは、軟出力ＭＡＰ又はＭａｘＬｏｇＭＡＰデコーダ、及び軟出力Ｍアルゴリズム（ＳＯＭＡ：Ｓｏｆｔ−Ｏｕｔｐｕｔ  Ｍ−Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）、球面デコーダ、ＭＣＭＣタイプなどのより複雑な内部デマッパ、さらにＭａｘＬｏｇＭＡＰ又はＭＡＰ内部デコーダを用いて、反復（及び非反復）復号を実施することができる。
【００９５】
[0095]上記に言及されたように、反復デコーダは、単一の復号アルゴリズムを用い、使用する反復数を指定することによって複数の「デコーダモード」を提供する単純な方法である。
【００９６】
[0096]言及された符号、モデム及び受信機コンポーネントシステムは、実施形態の例にすぎない。他の候補が選ばれてもよい。たとえば、受信機が自由に使える｛符号化，復号｝モジュールのリストは、関連するデコーダモードと共にＳＴＢＣを含むように修正された図１の形のエンコーダを伴う、「ＳＴＢＣ」オプションを含むこともできる。
【００９７】
（選択モジュールの実施形態）
[0097]本発明の一実施形態は、符号化及び変調パラメータ（ＥＭ）、送信機によって使用される伝送方式、及び受信機で使用されるデコーディングモード（ＤＭ）のＲＴ駆動型同時適応を提案する。
【００９８】
[0098]一実施形態では、受信機は、それが自由に使える以下のものを有すると仮定される。
１．Ｃ＆Ｍモード（ＥＭ）のリストであり、それぞれのモードが、たとえば外符号記述（たとえば符号タイプ、メモリ及びレート）と、モデム選択（ＱＡＭコンステレーションのサイズ、シンボル点、ビットからシンボルへのマッピング）とを備える。
２．デコーダモード（ＤＭ）のリストであり、それぞれのモジュールが、たとえばデコーダタイプと、１組の復号パラメータとを備える。
３．各変数（Ｃ＆Ｍ，ＤＭ）組合せについて、性能値（たとえば「容量からのギャップ」値）、復号複雑さの値（たとえばＭＩＰＳ値）などを提供する１組のルックアップテーブル（ＬＵＴ：ｌｏｏｋｕｐ  ｔａｂｌｅ）又は他の格納構造。値は、固定値であってよい。値は、それら自体、入力、たとえばビット誤り率を必要とする関数であってよい。一実施形態では、これらのＬＵＴは、オフラインで生成され、受信機に事前に格納される（又は受信機によって事前に取り出される）。
４．伝送及び関連するデコーディングモジュールに使用される符号化及び変調パラメータに対応する好ましい動作モードを選択するための１組の受信機依存型の基準。これらの基準は、ユーザ、アプリケーション、ＲＴ状態及びＲＴ設計／ハードウェアなどによって与えられる。
【００９９】
[0099]一実施形態では、エンコーディングモードインデックス付けルックアップテーブルが、各ユーザ／受信機により使用可能である。このテーブルは、所与の受信機に役立ち得るすべての可能なモードにインデックスを付ける。テーブルは、送信機と受信機の両方に使用可能である。
【０１００】
[00100]図５は、システム内で選択／適応の一実施形態がどこで動作するか要約する簡略ブロック図を提供している。
【０１０１】
[00101]図５を参照すると、ＥＭ／ＤＭ同時選択モジュール５２３が、受信端末５２０のチャネル推定部５２１からのチャネル推定５１２、並びにアプリケーション固有の情報及び要件５３１とハードウェア及び／又はハードウェア状態情報５３２とを含めたオプションの追加の基準又は要件に応答して、ＥＭモードとＤＭモードを一緒に選択する。
【０１０２】
[00102]アプリケーション固有情報は、たとえば、ビット誤り率、パケット誤り率ブロック誤り率、フレーム誤り率、アプリケーションが必要とするビットレート、及びＱｏＳメトリックなど、アプリケーション固有の制約を含んでもよい。
【０１０３】
[00103]送信機５０１は、受信端末５２０のＥＭ／ＤＭ同時選択モジュール５２３から、Ｃ＆Ｍ設定を指定するエンコーダモード（ＥＭ）信号５１０を受信するエンコーディングモジュール５０２を含む。フィードバック信号としてのＥＭ信号５１０に応答して、エンコーディングモジュール５０２は、指定されたエンコーディングモードを使用して、送信するビットを表す符号化信号を生成する。符号化された信号は、送信アンテナ５０３を介して送信される。
【０１０４】
[00104]ＥＭ／ＤＭ同時選択モジュール５２３は、ＤＭモード信号５１１を使用して、選択されたＤＭをデコーディングモジュール５２２にも指定する。ＤＭモード信号５１１に応答して、デコーディングモジュール５２２は、指定されたデコーディングモードを使用して信号を復号し、受信し、受信されたビットを生成する。
【０１０５】
[00105]図６は、図５の受信端末によって実施されたＥＭ／ＤＭ同時選択処理の一実施形態の操作のフローチャートである。このプロセスは、ハードウェア（たとえば専用論理、回路など）、ソフトウェア（たとえば汎用コンピュータシステムや専用マシン上で実行される）、又は両方の組合せを備えてもよい処理論理によって実施される。
【０１０６】
[00106]図６を参照すると、このプロセスは、ＥＭ／ＤＭ対の実現可能なセットを空にする処理論理によって開始している（処理ブロック６０１）。次に、処理論理は、チャネル推定Ｈを取得する（処理ブロック６０２）。一実施形態では、処理論理は、受信機及び／又はハードウェア（ハードウェア状態情報を含む）上で少なくとも１つのアプリケーションからの基準をも取得する（処理ブロック６０３）。
【０１０７】
[00107]これらの入力に応答して、処理論理は、ＥＭ／ＤＭ対の実現可能なセットを見つけるために選択アルゴリズムを実施し、次いで、使用する１つの対を選択する（処理ブロック６０４）。その後、処理論理は、Ｃ＆Ｍ選択６１０を送信機に送信し（処理ブロック６０５）、任意選択で他のデータ（たとえば選択されたＤＭ特性）を送信機に送信する（処理ブロック６０６）。
【０１０８】
[00108]図７は、レート／符号モード（送信機にフィードバックされる）及び受信機で好まれるデコーダモジュールを選ぶためのアルゴリズムの一実施形態を提供している。この実施形態は、符号化「Ｃ」と変調「Ｍ」とデコーダモード「ＤＭ」の組合せに関する全数探索を行う。この実施形態は、Ｃ（１），Ｃ（２），…，Ｃ（Ｎｃ）とラベル付けされた「Ｎｃ」個の符号化オプション、Ｍ（１），Ｍ（２），…，Ｍ（Ｎｍ）とラベル付けされた「Ｎｍ」個の変調オプション、及びＮｄ個のデコーダモードオプションＤＭ（１），ＤＭ（２），…，ＤＭ（Ｎｄ）を仮定する。有効なリストから得られる可能な（Ｃ（ｊ）＆Ｍ（ｋ），ＤＭ（ｎ））対を単純に調べる異なる実施形態について考えることもできる。
【０１０９】
[00109]一実施形態では、この選択は、チャネルの推定を考慮して、受信機で実現可能なＥＭ＆ＤＭ選択をまず見つけ、次いで、受信機ベースの最適化基準及び複雑さ／性能ＬＵＴを、最終決定を行うプロセス内に含めることに基づく。図５に強調表示された主な受信機要素は、受信機のチャネル状態推定ユニット及びチャネル分類ユニット（これらのユニットは図２に明示的に示されていない）であることに留意されたい。一実施形態では、受信機チャネル状態情報は、送信機でＯＦＤＭシステムに挿入されたパイロットシンボルに基づく。（受信機でチャネル状態情報を収集するには、開ループＳＵ−ＭＩＭＯシステム内にこうしたパイロットも必要であることに留意されたい。）次いで、このシステムは、サポート可能なレートの推定、この特定のチャネルを介した可能なモデム選択のそれぞれについて１つの推定を計算する。これは、このチャネルによってサポートされた容量の推定の計算を使用して、たとえば入力（送信アンテナからの送信された信号）と出力（受信アンテナを介して受信された受信信号）の間の相互情報量の推定によって、それぞれの可能なエンコーディングモード（外符号／モデム）について行われる。この容量推定はモデム固有であり、すなわち一般には、この容量推定は、特定のモデムの使用によって課された容量に対する制限を考慮に入れる。サポートされたレート計算は、全帯域、サブバンド、又は個々のトーンについて行うことができる。サブバンドの場合、各バンドについて、一致する受信機と同様に、外符号、インターリーバ及びモデムユニットが必要とされる。次いで、サポートされたレートは、レート値からのギャップを考慮して修正され、このレート値は、（ＥＭ＆ＤＭ）対、及び恐らくは目標ビット誤り率などの基準にも固有である。これによって、選択モジュールは、どの（ＥＭ＆ＤＭ）対が実現可能であるか見つけることができる。実現可能な対のうち、目標ビット誤り率などの基準の関数にもなり得るＬＵＴ内に格納されたＤＭ複雑さなど、他の基準が、最終選択を行うために使用される。選択されたＥＭは、外符号タイプ及びパラメータ（たとえば符号タイプ、レート、メモリ）とモデムの対を定義する。次いで、このＥＭモードは、レート適応のために送信機に伝えられる。選択されたＤＭ（受信機モード）に関する情報は、単に受信機側で必要とされる。受信機と送信機はもちろん、特定のサブバンド及び時間間隔に渡って、同一の信号コンステレーション及び外符号の使用に合わされる。
【０１１０】
[00110]サポートされたレート計算及び選択の一実施形態がどのように動作するか示すために、単一のＯＦＤＭトーン（すなわち、チャネルのコヒーレンス帯域幅内のリソースブロック）上でユーザに送信するケースについて考慮されたい。Ｎｔ個の送信アンテナ、Ｎｒ個の受信アンテナがあると仮定すると、所与のＯＦＤＭトーン上で受信された信号は、
【数１】
0005619146.tif 000002
の形のものであり、但し、Ｈが、（所与のＯＦＤＭトーン上の）Ｎｒ×Ｎｔチャネル行列を表し、ｘ（ｎ）が、Ｎｔ個の送信アンテナによって送信された、符号化された信号のＮｔ×１ベクトルを表し（ｘ（ｎ）の第ｉの要素は、チャネルの第ｎの使用によって送信されたサンプルを示し）、ρが、大規模の信号対雑音比（ＳＮＲ）を表し、ｙ（ｎ）及びｗ（ｎ）が、それぞれ関連するＮｒ×１受信及び雑音ベクトル信号の（恐らくスケーリングされた）バージョンを表す。入力（送信）された符号化された信号ｘ（ｎ）のサンプルは、Ｘを複素平面上の点のコンステレーションとして、別個のセットＸ内の値をもつ。一実施形態では、Ｘは、１組のＱＡＭコンステレーションシンボルを示し、コンステレーション内にはＱ点ある。伝送方式が多くの異なるコーディングモードで動作できるとも仮定される。一実施形態では、各モードは、外符号タイプ（たとえば畳込み符号、ブロック符号又はＬＤＰＣコード）と共に、Ｘの特定の選択（たとえばＱＡＭコンステレーションだけについて考慮する場合はＱの特定の選択）、及び外符号化率、Ｒｃの特定の選択、また潜在的には他の符号化パラメータ（たとえば使用される符号のメモリ）に対応する。
【０１１１】
[00111]こうしたいずれかのモードの全体的な伝送レート（チャネル使用当たりのビット）、Ｒは、Ｒｃ、送信アンテナの数、Ｑの２を底とする対数（すなわちｌｏｇ２Ｑ）、Ｎｒの積に等しい。符号化及びモデムモード（外符号のファミリー、たとえばパンクチャード畳込み符号のファミリー、ＬＤＰＣのファミリー又はターボ符号、関連する符号化パラメータ及び可能なコンステレーションを含む）がすべて、送信機及び受信機に与えられており、知られていると仮定する。
実施例１
一例として、６４ＱＡＭコンステレーションが、ｌｏｇ２６４＝６ビット／秒／Ｈｚ／アンテナの伝送をサポートする。レートＲｃ＝８／１０の符号で使用される場合、実効情報レートは、８＊６／１０＝４．８ビット／秒／Ｈｚ／アンテナである。システムは、Ｎｔ＝６を有する場合、６＊４．８＝２８．８ビット／秒／Ｈｚの実効レートを有する。
【０１１２】
[00112]パイロットが、受信機でチャネルＨを推定するために使用され、結果として生じるＨのチャネル推定は、チャネル分類子に入力として渡される。チャネル分類法は、（実際のＣ＆Ｍ及びＤＭと共に伝送レート（Ｒ）を選択するための）基本メトリックとして、下記の条件付き相互情報量を使用する。
【数２】
0005619146.tif 000003
【０１１３】
[00113]これは、使用されるチャネル及び変調／モデムに依存する。閉ループ受信機駆動型トランシーバ適応方式では、受信機は、ダウンリンクパイロットからＨ＝Ｈを測定し、受信機が自由に使えるすべてのモデムコンステレーションについてＩＨ（Ｈ）を計算する。
実施例２
１６ＱＡＭコンステレーションでは、ベクトル「ｘ」の各要素が、アンテナのうちの１つを介して送信され、１６個の可能なＱＡＭコンステレーション値のうちの１つをとることができる。この場合に送信できる最大の可能な情報は、４ビット／秒／Ｈｚ／アンテナである。相互情報量によって、所与のＨについて上記のこのコンステレーションでサポートできる最大レートが与えられる。これは、４ビット／秒／Ｈｚ／アンテナ以下である。
たとえば、Ｎｔ＝Ｎｒ＝４の場合、上記の相互情報量は１０ビット／秒／Ｈｚであり得る。これは、１０／１６より大きいレートを有する符号化率が、所与のチャネルによって確実にはサポートされ得ない１０／ビット／秒／Ｈｚを超える実効伝送レートをもたらすので、伝送に考慮されないことを意味する。したがって、１０／１６以下の符号化率を使用しなければならない。しかし、これらの符号すべてが必ずしも実現可能とは限らないので、これは全体像ではない。確かに、所与のレートをサポートする能力は、言及された「レートギャップ」と同様に、本発明によって考慮に入れられた他の要因にも依存する。
【０１１４】
[00114]次いで、受信機が使用できる｛エンコーディングモード，デコーダモジュール｝対の各可能な選択について、受信機は、所与のモード（対）が実現可能なモードであるかどうか、たとえば目標ＱｏＳ（たとえばフレーム誤り率の制約）に違反せずに所与のモード（対）が送信を可能にするかどうか判定する。すなわち、実現可能は、対がたとえば目標ＱｏＳなど、チャネル上で所望の性能を適切に満たすことを意味するのに用いられる。
【０１１５】
[00115]一実施形態では、これは、各モードについて、符号の全体的なレートを、使用されたモデムコンステレーションに関連する容量ＩＨ（Ｈ）から何らかの適切な「レートギャップ」を減じた値と比較することによって行われる。この性能ギャップは、考慮される外符号のファミリー、及び（デコーダモジュールのパラメータと共に）考慮される関連するデコーダモジュールに依存する。その値は、性能ＬＵＴ（又は他の記憶装置）から取り出される（受信機で事前に格納される）。次いで、受信機は、それ自体の１組のモード選択基準を使用して、すべての実現可能なモードから１つを選択し、関連する外符号／モデム組合せを送信機に要求する。
【０１１６】
[00116]他の実施形態では、「レートギャップ」は、所望のビット誤り率、フレーム誤り率、又はＤＭのファミリー（すなわち、たとえばＭＭＳＥベースの受信機など、共通の構造を共有するすべてのＤＭのサブセット）に固有のパラメータなど、さらに他のパラメータの関数である。これを実装するために、「ルックアップテーブル」は、各（Ｃ＆Ｍ，ＤＭ）対の値ではなく関数であり、この関数は、入力として「Ｈ」（又は所望のビット誤り率、又はフレーム誤り率）をとる。
実施例３
Ｎｒ＝Ｎｒ＝４、また１６ＱＡＭコンステレーションで、相互情報量を９ビット／秒／Ｈｚとする上記例を用いる。この例において、このＨ、及び６４ＱＡＭコンステレーションでは、相互情報量は１０ビット／秒／Ｈｚであると仮定する。
これは、１６ＱＡＭでは、９／１６以下の符号化率を使用しなければならず、６４ＱＡＭでは、１０／２４以下の符号化率を使用しなければならないことを意味する。
次に、１０−６のビット誤り率で４．３ビット／秒／Ｈｚのレートギャップを有する、６ビット／秒／Ｈｚで動作する６４ＱＡＭを使用する対「（Ｃ＆Ｍ３，ＤＭ６）」について考慮する。符号化率は、Ｃ＆Ｍオプションでは６／２４である。この対は、１０−４．３＜６ビット／秒／Ｈｚであるので実現不可能であり、すなわち動作レートは良好に見えるが、レートギャップによって対は実現不可能となる。Ｃ＆Ｍ３を実現可能にできるほど十分にレートギャップを減少させる別のＤＭオプション、恐らくより複雑な、又はより高度な設計があり得る。
１６ＱＡＭに戻ると、１０−６のビット誤り率で３．２ビット／秒／Ｈｚのレートギャップを有する、６ビット／秒／Ｈｚで動作する１６ＱＡＭを使用する対「（Ｃ＆Ｍ１，ＤＭ１）」があり得る。符号化率は、Ｃ＆Ｍオプションでは６／１６である。この対は、９−３．２＜６ビット／秒／Ｈｚであるので実現不可能であり、すなわち、動作レートは良好に見えるが、レートギャップによって対は実行不可能となる。
同じＣ＆Ｍであるが、別の受信機「ＤＭ２」を使用する別の対「（Ｃ＆Ｍ１，ＤＭ２）」が存在することがあり、但し、ギャップは、１０−６のビット誤り率で２ビット／秒／Ｈｚである。これは、９−２≧６なので、実現可能な対である。ＤＭ２がＤＭ１より高度で、恐らくより複雑な受信機であると期待され得る。
１０−６のビット誤り率で符号化率５／１６を示唆する、５ビット／秒／Ｈｚで１６ＱＡＭを用いて動作する別のＣ＆Ｍを使用する別の対「（Ｃ＆Ｍ２，ＤＭ３）」が存在することもある。これは、ギャップを３．８ビット／秒／Ｈｚとする、別の受信機「ＤＭ３」を有する。これは、９−３．８≧５なので、実現可能な対であり、また大きい「レートギャップ」では、組合せ（Ｃ＆Ｍ１，ＤＭ２）より遥かに小さい複雑さの受信機であり得る。
さらに、６ビット／秒／Ｈｚで動作する１６ＱＡＭを使用した対「（Ｃ＆Ｍ１，ＤＭ１）」は、ビット誤り率が１０−４である場合、２．９ビット／秒／Ｈｚのレートギャップを有し得る。９−２．９≧６ビット／秒／Ｈｚであるので、対は、より高い誤り率で実現可能である。したがって、この対は、一部のアプリケーション用に考慮されてもよい。
さらに、上記と同じ相互情報量を提供する別のＨでは、これらの対についてレートギャップが変化することがある。
実施例４
この例では、単純にするために、ＱＡＭコンステレーションについて３つの使用可能な選択肢、４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭがあると仮定する。また、５つの可能な外符号レート、１／３、１／２、２／３、３／４、５／６があると仮定する。次いで、４×４ＭＩＭＯシステムにおいて、各（外符号，モデム）組合せによって提供されるレートが、以下のテーブルによって示される。
【表１】
0005619146.tif 000004
たとえば、Ｒｃ＝２／３の外符号及び１６ＱＡＭを使用すると、４×４×２／３＝１０．６７ビット／秒／Ｈｚの伝送レートがもたらされる。次に、ＲＴの所与の測定されたチャネル４×４Ｈについて、チャネル相互情報量が、４ＱＡＭでは８ビット／秒／Ｈｚ、１６ＱＡＭでは１４．２ビット／秒／Ｈｚ、６４ＱＡＭでは１５．１ビット／秒／Ｈｚであると仮定する。まず、このチャネル上で、Ｒｃ＝２／３、３／４、５／６で６４ＱＡＭを使用するＥＭは、その動作レート（それぞれ１６、１８及び２０ビット／秒／Ｈｚ）が、関連するチャネル相互情報量（６４ＱＡＭでは１５．１ビット／秒／Ｈｚ）を超えるので、実現可能でないことに留意されたい。チャネル相互情報量に基づいて除外されない最も高いレートのＥＭが、Ｒｃ＝５／６及び１６ＱＡＭを使用し、１３．３３ビット／秒／Ｈｚ（それは、１４．２ビット／秒／Ｈｚ未満、すなわち１６ＱＡＭの相互情報量未満である）で動作するＥＭであるということにも留意されたい。こうしたいずれかのＥＭが実現可能かどうかは、Ｒｃ＝５／６と１６ＱＡＭ、及び１４．２−１３．３３＝０．８７ビット／秒／Ｈｚ未満の容量からのレートギャップを有する（ＥＭ，ＤＭ）対が存在するかどうかに依存する。ＲＴが自由に使用できるこうした（ＥＭ，ＤＭ）対がなく、すなわちＲｃ＝５／６と１６ＱＡＭを有する、ＲＴが自由に使用できるすべての（ＥＭ，ＤＭ）対が０．８７ビット／秒／Ｈｚより大きいレートギャップを有すると仮定する。次いで、ＲＴは、次に大きい動作レートを達成するＥＭについて考慮する。これらは、１２ビット／秒／Ｈｚをもたらす、（Ｒｃ＝３／４，１６ＱＡＭ）又は（Ｒｃ＝１／２，６４ＱＡＭ）を有するＥＭである。外符号メモリ（Ｍｅｍ＝４，６，８）及びデコーダモジュールタイプ（ＤＥＣ−１，ＤＥＣ−２）で定義された各ケースにおいて、６つの可能な（ＥＭ，ＤＭ）対があると仮定する。［すべての「可能な」（ＥＭ，ＤＭ）対のセットは一般に、ＲＴ、並びにたとえば最大許容電力使用など、他の基準に依存し、これらの基準は、ＲＴ内で時間と共に変化することがあり、また使用可能な動作モードのセットを制限し得る。］「Ｍｅｍ」が増加される場合、又はＤＥＣ−１ではなくＤＥＣ−２が使用される場合、複雑さが増す（また性能が向上する）と仮定する。たとえば、これらのすべての対についてのレートギャップ値（ビット／秒／Ｈｚ）は、下記のテーブルに示された通りであると仮定する。
【表２】
0005619146.tif 000005
ケース（Ｒｃ＝３／４、１６ＱＡＭ）では、ＤＥＣ−１を使用したいずれの（ＥＭ，ＤＭ）対も、これらのすべての対が２．２ビット／秒／Ｈｚより大きい、すなわち１４．２ビット／秒／Ｈｚ（１６ＱＡＭの相互情報量）と１２ビット／秒／Ｈｚ（提供されたレート）との差より大きいレートギャップを有するので、実現可能でないことに留意されたい。このケースにおいて唯一の実現可能な（ＥＭ，ＤＭ）対は、Ｍｅｍ＝６とＤＥＣ−２、及びＭｅｍ＝８とＤＥＣ−２に対応する。２つの対の間で、Ｍｅｍ＝６に対応する対は一般に、移動体ＲＴで好まれ、複雑さが最も小さいオプションである。
ケース（Ｒｃ＝１／２，６４ＱＡＭ）では、これらのすべてのモードが、３．１ビット／秒／Ｈｚを超えないレートギャップを有し、すなわちそれらが１５．１ビット／秒／Ｈｚ（６４ＱＡＭの相互情報量）と１２ビット／秒／Ｈｚ（提供されたレート）との差を超えないので、すべての対（ＥＭ，ＤＭ）が実現可能であることに留意されたい。すべての６つの（ＥＭ，ＤＭ）対の間で、Ｍ＝４とＤＥＣ−１に対応する対は一般に、移動体ＲＴで好まれ、複雑さが最も小さいオプションである。（Ｒｃ＝３／４，１６ＱＡＭ，Ｍｅｍ  ６，ＤＥＣ−２）に対応する（ＥＭ，ＤＭ）対についてもこれが好ましいかどうかは一般に、２つの（ＥＭ，ＤＭ）対の複雑さコスト間の比較（及び恐らく他のパラメータ）に依存する。
【０１１７】
[00117]上記の実施例において示されたように、他の要因が、決定に含まれてもよい。一実施形態では、受信機上のモード選択は、受信機に提供されるレートを最大にしようとする基準に基づく。この場合、受信機は、すべての実現可能な（Ｃ＆Ｍ，ＤＭ）対のうち、サポートされた最大レートを達成する対を見つけて、（複数のモードが同じレートを達成する場合）送信のためにそれらのモードのうちの１つを選択する。
【０１１８】
[00118]一実施形態では、受信機のレート／符号選択アルゴリズムは、相互情報量メトリック（推定）ＩＨを取得し、所与のチャネル上で符号が「実現可能」どうか確かめるために、個々の各符号（又はコーディングモード）をそれぞれ独立にテストする。「実現可能」は、符号のレートが、チャネルの相互情報量から、コーディングモード及び使用された受信機構造に固有の事前計算された「容量からのレートギャップ」を引いた値を超えないことを意味する。これらの「容量からのレートギャップ」の数は、コーディングモード（Ｒｃ，Ｑ）及びデコーダ構造の各組合せについて事前に推定され、受信機のＬＵＴ内に格納される（図５を参照）。
【０１１９】
[00119]一実施形態では、複数のモードが同じレートを達成する場合、受信機は、モードを無作為に選択する。或いは、受信機は、（受信機で事前に格納された）「計算複雑さ」ＬＵＴによって提供されるよう、レートを最大にするすべての（符号化，復号）モジュール対の受信機複雑さについても考慮することによって、好ましいレート最大化モードを選ぶことができる。こうしたＬＵＴは、ユーザ機器の設計時にオフラインで決定され、使用テストは、事前に記述されており、ＲＯＭ又はＲＡＭの一部として端末に含まれている。ＬＵＴ内のデータは、数学的に記述し、端末によって、モジュール対に依存する入力変数として有する数学方程式を実行することによって回復することもできる。複雑さなど、こうした追加データについて考慮した後、選択が行われ、次いで、符号化／モデム選択が、送信機にフィードバックされる。
【０１２０】
[00120]レート最大化の目的を有する受信機を伴う一実施形態では、実現可能なコーディングモードが計算されると、最も高いレート及び最も低い受信機複雑さ（最低電力消費）を有する実現可能なモードのセットが識別され、それらのモードのうちの１つが選ばれる。次いで、コーディング／モデム選択が、送信機にフィードバックされる。
【０１２１】
[00121]最大電力目標に従う、レート最大化目標を有する受信機を伴う一実施形態では、実現可能なコーディングモードが計算されると、必要電力制約を超過しない１組の実行可能モードが選ばれる（電力目標は、フレーム単位の最大電力目標であってもよいし、これまでに送信されたすべてのフレーム又はビットに渡って使用された電力についての最大電力目標であってもよい）。それらのモードのうち、最大のレート及び最小の受信機複雑さ（最小の電力消費）を有するモードが識別され、これらのモードのうちの１つが選ばれる。次いで、符号化／モデム選択が、送信機にフィードバックされる。
【０１２２】
[00122]一般に、実現可能なモードから１つを選ぶ（又はいずれも選ばない）ための受信機の最適化基準は、目標ビット誤りレート、又はＱｏＳ媒体ベースの性能目標、移動体の電力若しくはエネルギー制約、並びに移動体の他の変数及び制約など、目標を捕らえる効用関数を含んでもよい。実現可能なコーディングモードが計算されると、最良の効用関数値を有する実現可能なモードが識別され、その符号化／変調選択が、送信機にフィードバックされる。
【０１２３】
[00123]一般に、トランシーバ適応伝送が考慮されるリソースブロックは、Ｆ個の恐らく異なる別個のチャネルＨ１，Ｈ２，…，ＨＦのセットを含んでもよい。一実施形態では、受信機は、上記の「単一ＭＩＭＯチャネル」ＩＨ（Ｈ）ではなく、ＩＨ（Ｈ１），ＩＨ（Ｈ２），…，ＩＨ（ＨＦ）の平均を使用することによって前述の分類を実施する。非常にコヒーレントなチャネルを有するトーンを通常伴う一実施形態では、上述の相互情報量平均及び受信機選択の実施前に、２つ以上のチャネルのグループが、チャネルを代表する共通の「グループ」によって近似され得る。
【０１２４】
[00124]この分類操作は、フレームごとに繰り返すことができる。フィードバック操作は、各フレームの後、事前設定されたフレーム数の後、又はたとえば分類子の出力に「重要な」変更があるかどうかなど、適応的なやり方で使用されてもよい。
【０１２５】
（相互情報量を計算又は近似するための実施形態）
[00125]原則として、チャネル分類には実際の相互情報量を使用できるが、これらの計算は、Ｎｔ＞１の場合、多くの計算を必要とするものであり得る。確かに、いくつかのＮｔ次元の積分の計算が、各モデムコンステレーションのＩＨ（Ｈ）の総当たり計算で必要とされる。移動受信端末の複雑さをできるだけ小さく保つために、一部の実施形態は、大幅に減少した計算オーバヘッドで、ＩＨ（Ｈ）の正確な推定を得る。一実施形態では、メトリックの推定として、上限を使用することができる。こうした１つの上限は、下記の２つの量のうちの最小値として与えられる。（ｉ）コンステレーションのサイズ（すなわちＱ）の２を底とする対数とＮｔの積、及び（ｉｉ）行列Ｉ＋（ρ／Ｎｔ）ＨＨＨの行列式の２を底とする対数、但し、Ｉは、次元Ｎｒ×Ｎｒの単位行列であり、ρは、信号対雑音比であり、ＨＨは、Ｈの共役転置を示す。著しくより正確な相互情報量推定をしばしばもたらす一実施形態では、モデムコンステレーションによって課された制限を考慮に入れることによってはなく、ＩＨの下限が計算される。こうした下限の近似バージョンは、非常に計算効率のよい方法で得ることができる。これらの方法は、１組のＮｔ個の送信ストリームと、Ｎｒ個の受信サンプルとの間の相互情報量の計算を、Ｎｔ個の別個の計算に分離し、それぞれの計算が、１つの送信ストリームと１つの「処理された」受信サンプル（すべての受信アンテナを介して受信されたサンプルの線形処理によって得られる）との間の相互情報量を伴う。これらの相互情報量の項のそれぞれを取得することは、１次元積分を計算することを伴う。これらの積分の値は、事前に作表された値からの補間によって非常に効率的に計算することができる。
【０１２６】
（実施形態の他の要素）
[00126]マルチユーザセルラシステムは、スケジューラの使用をも活用し、このスケジューラは、各セル内の各リソースブロック内にスケジューリングされるユーザを選択する。一実施形態では、送信機（基地局）は、任意の適切なダウンリンクスケジューリングアルゴリズムに応じて、ユーザのレート（又は符号化方式）要求に従ってユーザをスケジューリングするために、フィードバックパラメータを活用することもできる。たとえば、基地局スケジューラは、各リソースブロック上のユーザ速度フィードバックメッセージに基づいて、各リソースブロック上の比例公平スケジューリング（ＰＦＳ：ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  ｆａｉｒ  ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ）又は他の任意の形のスケジューリングを実施することができる。
【０１２７】
[00127]一実施形態では、リソースブロックを表すトーンのグループが、ユーザごとにスケジューリングされる（又はスケジューリングが考慮される）（極端なケースでは、すべてのトーンが単一のユーザのために考慮され得る）。その場合、多くの異なる選択アルゴリズムが、各チャネル行列につき１つ考慮される。一実施形態では、エンコーダ／デコーダ適応方法は、関連するチャネル分類の結果に基づいて、これらのチャネルのそれぞれで独立に実行される。これによって、そのユーザに割り当てられたトーンのそれぞれ異なるサブセット上でそれぞれ別個のコーディングモードが提供されることになる。一実施形態では、特定ユーザに割り当てられたトーンのグループ全体に渡って送信するために、共通のコーディングモードが選ばれる。この共通のコーディングモードは、受信機上で上記と同様に推定され、送信機にフィードバックされてもよい。或いは、それぞれ異なるトーン上の個々の符号化レートを送信機にフィードバックすることができ、次いで、送信機は、すべての帯域（潜在的にはそのサブセットだけ）の共通の符号化レートを選択することができる。別の実施形態では、１つ又は複数の「共通」コーディングモードが、システム内のすべてのトーンに渡って選ばれ、特定の共通のオペレーティングモードに従うユーザを選択するために、各ユーザからのフィードバック情報が、スケジューリングアルゴリズムによって使用される。
【０１２８】
（発明の実施形態の利点）
[00128]ＭＩＭＯシステムでは、エンコーディングモード（ＥＭ）とデコーディングモード（ＤＭ）の選択は、非自明であり、強く相互に関連付けられ得る。相互関係を考慮すると、本発明の実施形態の主な利点は、決定プロセスにおいてＥＭとＤＭの間の相互作用の実用面が直接明らかになるので、同時選択によって、システムの性能が向上されることである。さらに、ビット誤り率性能及び複雑さなど、アプリケーション及び端末要件もまた、決定プロセスにおいて直接明らかになる。
【０１２９】
[00129]本発明の一実施形態では、これについてより詳細に述べるために、ＳＵ−ＭＩＭＯシステムのレートは、エンコーダモード、受信機で使用可能なデコーダモードのライブラリの複雑さ／性能特性、並びにＲＴの制約及び最適化基準を考慮して、チャネルのサポート可能なレートに一緒にマッチングされる。サポート可能なチャネルレートと比べて高すぎるレートでＳＵ−ＭＩＭＯシステムを使用しようと試みると、機能停止の事象につながる。同様に、チャネルによって安全にサポート可能なレートと比べてあまりにも低いレートでＳＵ−ＭＩＭＯを動作させることは、システムの性能が劣っていることを意味する。最大のサポート可能レートに近すぎるレートでＳＵ−ＭＩＭＯを動作させると、（一部のチャネルの場合では）複雑さの面で無理のないコストとなり得るが、一方、計算の面では法外に高価となることがあり、受信機上では別のより低いレートのモードが好ましいことがある。また、２つの別個の外符号レート／モデム組合せが同じ全体的な実効レートを提供できることが多いが、レート／モデム組合せのうちの１つによって、より単純な受信機（より小さい複雑さの受信機）で目標ＱｏＳ性能を達成することを可能にすることができる。提案された受信機駆動型のエンコーダ／デコーダ選択機構は、こうした適応を系統立った計算効率のよいやり方で実施することを可能にする。
【０１３０】
[00130]本発明の一実施形態の別の利点は、操作の単純性、及び従来のスケジューリングアルゴリズムによって必要とされる関連情報を提供できるということである。たとえば、比例公平スケジューリングアルゴリズムのコンテキストでは、このタイプのエンコーダ／デコーダ適応方式は、ユーザがそのコーディングモードのバンク、デコーダモードのライブラリ、制約及び最適化基準を考慮して所与のＭＩＭＯチャネル上で「達成可能」と考える最大レートを（多数あるパラメータ又は基準のうちから）提供し得る。したがって、この量は、これらのシステム内で比例公平スケジューリングを実施するのに十分である。それとは対照的に、（ＭＩＭＯシステム内の）ＣＱＩタイプのパラメータのフィードバックは、有効に伝送スケジューリングするのに十分な情報を送信機に提供しない。確かに、ＣＱＩ情報は、サポートされ得るエンコーディングモードの正確な指標ではないことがある。たとえば、同じＣＱＩを有するが、チャネル散乱性の高さのレベルがそれぞれ異なる２つのチャネルは、所与のモデム選択について、達成可能なレートが激しく異なることがある。さらに、ＣＱＩは、デコーダの性能、デコーダ複雑さ、電力やバッテリ予算などのユーザ受信機制約、及びユーザベースの性能基準への対応を講じたものではない。
【０１３１】
[00131]本明細書に述べられたメトリック及びコード／デコーダ選択プロセスは、実際のエンコーディング／デコーディングモジュール対が一緒に考慮される場合、これらのＭＩＭＯチャネル上で達成可能なレートを捕らえるように設計されている。この選択プロセスは、エンコーダ／デコーダ対の選択の際に受信機制約また目標をも容易に考慮に入れる。確かに、一般に、提案された選択アルゴリズムは、それぞれ異なるコーディングモードに関連する受信機構造の性能／複雑さのトレードオフを考慮に入れて動作モードを選ぶことができる。たとえば、使用可能なバッテリリソース（またユーザよって選択されたバッテリ使用設定）に応じて、分類子は、符号化方式の選択において受信機構造のそれぞれ異なるサブセットを考慮してもよい。移動受信機上の「低い受信機複雑さ」の設定では、より低い実効レートを有するコーディングモードは、低い消費電力使用を保証するように選択され得る。
【０１３２】
[00132]さらに、ＤＭオプションの性能を決定する際に、アプリケーション要件を明らかにすることもできる（またアプリケーション要件によって、ＤＭ「性能」の計算の方法が決定付けられ得る）。それによって、ＲＴは、レート及び／又は誤差特性に関して、よりよく一致したデータストリームをアプリケーションに提供することができ得る。
【０１３３】
[00133]最後に、受信機駆動型エンコーダ／デコーダ適応技法によりフィードバックチャネルで必要とされるレートは、非常に低い。たとえば合計Ｔ個の動作コーディングモード（たとえばコンステレーション、２進外符号タイプ及び２進外符号化率の組合せ）があるとすると、合計でせいぜいｌｏｇ２Ｔ個のフィードバックビットだけが必要となる。一般に、大規模なＳＮＲの所与のいずれかの（十分小さい）範囲に渡って、小さい１組のモードだけが可能な選択肢であり得るので、必要なフィードバックコストはさらに、かなり小さいこともある。
【０１３４】
[00134]上記説明を読んだ後、当業者には本発明の多くの変更及び修正がもちろん明らかになろうが、例示するために示され述べられたどんな特定の実施形態も、限定的と見なされるものでは決してないことを理解されたい。したがって、様々な実施形態の詳細への言及は、特許請求の範囲を限定するためのものではなく、この特許請求の範囲自体は、本発明にとって不可欠と見なされた特徴だけを列挙している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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